A bolygók kialakulásának elmélete tartós rejtély volt a tudósok számára. Míg a csillagászok nagyon jól megértik, hogy honnan származik a bolygórendszer - azaz protoplanetáris por- és gázlemezek az új csillagok körül (más néven: „Nebular Theory”) -, teljes megértése arról, hogy ezek a lemezek miként válnak elég nagyobjektumokká, hogy összeomlhassanak a gravitáció megfoghatatlan maradt.
De a francia, ausztráliai és az Egyesült Királyságbeli kutatók által készített új tanulmánynak köszönhetően úgy tűnik, hogy végre megtalálják a hiányzó puzzle-darabot. Szimulációk sorozatának felhasználásával ezek a kutatók megmutatták, hogy a „porcsapdák” - vagyis azok a régiók, ahol a kavicsméretű fragmensek összegyűlhetnek és összetapadhatnak - eléggé elterjedtek ahhoz, hogy síkbeli mintákat képezzenek.
A „Saját indukált porcsapdák: A bolygóképződés akadályainak leküzdése” című tanulmányuk a közelmúltban jelent meg a A Királyi Csillagászati Társaság havi értesítései.Dr. Jean-Francois Gonzalez vezetésével - a franciaországi Lyon Asztrofizikai Kutatóközpontból (CRAL) - a csoport megvizsgálta a bolygóképződés zavaró középső szakaszát, amely a tudósokat sújtotta.
A közelmúltig jól megértették azt a folyamatot, amellyel a por és gáz protoplanetáris tárcsái gyülekezetméretű tárgyakká alakulnak, és azt a folyamatot, amellyel a síkbeli minták (száz vagy annál nagyobb átmérőjű tárgyak) bolygómagokat alkotnak. De az a folyamat, amely áthidalja ezt a kettőt - ahol a kavicsok összekapcsolódnak, hogy síkbeli mintákat képezzenek - ismeretlen.
A probléma részét képezi az a tény, hogy a Naprendszer, amely évszázadok óta volt az egyetlen referenciakeretünk, több milliárd évvel ezelőtt alakult ki. De a közelmúltbeli felfedezéseknek köszönhetően (3453 megerősített egzoplaneta és számolás) a csillagászoknak sok lehetőség nyílt más rendszerek tanulmányozására, amelyek a kialakulás különféle szakaszaiban vannak. Ahogyan Dr. Gonzalez a Királyi Csillagászati Társaság sajtóközleményében kifejtette:
"Mostanáig küzdöttünk azzal a magyarázattal, hogy a kavicsok miként alakulhatnak össze, hogy bolygót képezzenek. Most azonban hatalmas számú bolygót fedeztünk fel más csillagok körüli pályán. Ez arra késztett minket, hogy gondolkodjunk ezen a rejtély megoldásán.
A múltban a csillagászok úgy gondolták, hogy a „porcsapdák” - amelyek szerves részét képezik a bolygóképződésnek - csak bizonyos környezetekben létezhetnek. Ezekben a nagynyomású régiókban a nagy porszemcsék lelassulnak arra a pontra, ahol össze tudnak lépni. Ezek a régiók rendkívül fontosak, mivel ellensúlyozzák a bolygóképződés két fő akadályát, amelyek a húzás és a nagy sebességű ütközések.
A húzódást az okozza, hogy a gáz hat a pormagra, ami lelassítja és végül sodródik a központi csillagba (ahol fogyasztják). Ami a nagy sebességű ütközéseket illeti, ez okozza a nagy kavicsok összetörését és széttörését, ezáltal megfordítva az aggregációs folyamatot. Ezért porcsapdákra van szükség annak biztosításához, hogy a porszemcsék éppen annyira lelassuljanak, hogy az ütközéskor ne pusztítsák el egymást.
Látni, hogy ezek a porcsapdák milyen gyakorisággal rendelkeznek, Dr. Gonzalez és munkatársai számítógépes szimulációk sorozatát készítették, amelyek figyelembe vették, hogy a protoplanetáris lemezen lévő por miként képes meghúzni a gázkomponenst. ”. Míg a gáz általában leállító hatással van a porrészecskékre, különösen a poros gyűrűkben, az ellenkezője igaz.
Ezt a hatást a csillagászok egészen a közelmúltig nagymértékben figyelmen kívül hagyták, mivel az általában elhanyagolható. De ahogy a csapat megjegyezte, ez fontos tényező a protoplanetáris lemezeken, amelyekről ismert, hogy hihetetlenül poros környezetben vannak. Ebben a forgatókönyvben a visszareakció hatására lelassul a befelé mozgó por szemcsék, és a gázt kifelé nyomják, ahol nagynyomású területeket képeznek - azaz „porcsapdák”.
Miután meghatározták ezeket a hatásokat, szimulációik megmutatták, hogy a bolygók hogyan alakulnak ki három alapvető szakaszban. Az első szakaszban a porszemcsék mérete növekszik és befelé mozognak a központi csillag felé. A második esetben a most már kavicsos méretű nagyobb szemek felhalmozódnak és lelassulnak. A harmadik és az utolsó szakaszban a gázt a visszareakció hatására kifelé tolja, létrehozva a porcsapdák régióit, ahol felhalmozódik.
Ezek a csapdák lehetővé teszik a kavicsok aggregálódását, hogy síkbeli mintákat és végül bolygóméretű világokat képezzenek. Ezzel a modellel a csillagászoknak szilárd elképzelésük van arról, hogy a bolygóképződés miként alakul a poros tárcsáktól az összejövő bolygókhoz. A Naprendszer kialakulásának kulcskérdésének megoldása mellett ez a fajta kutatás létfontosságúnak bizonyulhat az exoplanetek tanulmányozásában is.
A földi és az űrmegfigyelő intézetek már megfigyelték a sötét és fényes gyűrűk jelenlétét, amelyek távoli csillagok körül protoplanetáris tárcsákban képződnek - amelyekről úgy gondolják, hogy porcsapdák. Ezek a rendszerek lehetőséget adhatnak a csillagászoknak arra, hogy teszteljék ezt az új modellt, mivel figyelik, hogy a bolygók lassan összejönnek. Gonzalez jelezte:
„Nagyon izgatottan fedeztük fel, hogy a megfelelő összetevők helyett a porcsapdák spontán módon kialakulhatnak, különféle környezetekben. Ez egy egyszerű és robusztus megoldás a bolygóképződés régóta fennálló problémájára. ”
