ALMA zgłębia tajemnicę powstawania planet
Naukowcy wykorzystali ALMA do obserwacji dysków protoplanetarnych wokół 19 protogwiazd w celu wykrycia wczesnych oznak formowania się planet.
Zdjęcia dysków wokół 19 protogwiazd, w tym 4 układów podwójnych zaobserwowanych za pomocą ALMA.
Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Ohashi i inni
Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał ALMA do przeprowadzenia obserwacji dysków wokół 19 protogwiazd o niezwykle wysokiej rozdzielczości w celu wykrycia wczesnych oznak tworzenia się planet. Projekt badawczy, zatytułowany “Wczesne formowanie planet w zagnieżdżonych dyskach” (ang. Early Planet Formation in Embedded Disks – eDisk), został rozpoczęty pod kierownictwem Nagayoshiego Ohashi z Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Tajwan). Inspiracją dla tej pracy były niedawne odkrycia sugerujące, że proces tworzenia się planet może być aktywny w bardziej rozwiniętych dyskach protoplanetarnych, które zostały szczegółowo zbadane za pomocą ALMA. Jednak dotychczas brakowało systematycznych badań mających na celu wykrycie oznak formowania się planet w młodszych układach protogwiazdowych. Wyniki badań zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.
Pochodzenie naszego Układu Słonecznego i pozasłonecznych układów planetarnych jest jednym z najważniejszych tematów współczesnej astronomii. Nasze Słońce uformowało się około 4,6 miliarda lat temu, a wszystkie gwiazdy podobne do Słońca powstały w podobnym procesie. W ramach tego procesu wokół nowo narodzonej gwiazdy tworzy się dysk, w którym formują się planety. Oczekuje się, że te dyski protoplanetarne przetrwają tylko kilka milionów lat, co oznacza, że formujący się układ planetarny ma tylko tyle czasu na zakończenie procesu formowania. Jednak wciąż nie jest jasne, jak szybko w ich dyskach rozpoczyna się formowanie planet. Niedawne obserwacje ALMA ujawniły, że wiele dysków protoplanetarnych ma podstruktury, takie jak szczeliny i pierścienie. Jest to mocny dowód na to, że planety formują się i wymiatają materię z dysku. Z drugiej strony, wiele dysków protoplanetarnych wykazuje takie oznaki, co sugeruje, że formowanie planet już trwa lub prawie się zakończyło w układach, które zwykle nazywamy dyskami protoplanetarnymi. Te poprzednie wyniki zmotywowały nas do zbadania jeszcze młodszych dysków wokół protogwiazd, aby odpowiedzieć na pytanie, na jakim etapie formowania się gwiazd powstają planety – powiedział Ohashi.
Kierując się taką motywacją, zespół skupił się na dyskach wokół protogwiazd, układów, które mają wiek od 10 000 do 100 000 lat. Korzystając z ALMA, zespół obserwował emisję radiową wydzielaną przez ziarna pyłu, czyli elementy składające się na planety, znajdujące się w dyskach protoplanetarnych. Dotychczasowe badania pozwoliły na obserwację tylko nielicznych protogwiazd z rozdzielczością wystarczającą do wykrywania oznak procesu formowania się planet. Naukowcy skupili się na 19 protogwiazdach odległych od Ziemi o około 650 lat świetlnych i wykorzystali bardzo wysoką rozdzielczość kątową ALMA w celu dokładnego zbadania struktury dysków protoplanetarnych. Jest to pierwsze systematyczne badanie, które ma na celu zbadanie szczegółowej struktury dysków wokół dużej próbki protogwiazd przy użyciu tak wysokiej rozdzielczości kątowej.
Obserwacje potwierdziły istnienie dysków wokół wszystkich protogwiazd, co oznacza, że minimalne warunki do formowania się planet są już obecne w tak młodych układach protogwiazdowych. Jednak obserwacje wyraźnie pokazują, że dyski wokół protogwiazd różnią się od bardziej rozwiniętych dysków protoplanetarnych. Spośród 19 protogwiazd zaobserwowano pierścienie i luki, które są oznakami formowania się planet, jedynie w kilku dyskach wokół najbardziej rozwiniętych protogwiazd. Ponadto, struktury pierścieni są mniej wyraźne niż te obserwowane w dyskach protoplanetarnych. Dodatkowo, stwierdzono, że pył, który stanowi budulec planet, w wielu dyskach nie jest osadzony w płaszczyźnie środkowej dysku. Zamiast tego, pył znajduje się wysoko, powyżej płaszczyzny środkowej dysku, powodując, że dyski wydają się grubsze w kierunku pionowym. Natomiast w bardziej rozwiniętych dyskach pył osadza się w płaszczyźnie środkowej, co sprawia, że wydają się one znacznie cieńsze. Ohashi powiedział: Nie spodziewaliśmy się zobaczyć tak wyraźnych różnic między dyskami wokół protogwiazd a bardziej rozwiniętymi dyskami. John Tobin, współkierownik programu w National Radio Astronomical Observatory (USA), dodaje: Nasze wyniki sugerują, że dyski wokół protogwiazd nie są w pełni gotowe do formowania się planet. Uważamy, że proces tworzenia się układu planetarnego postępuje szybko w okresie od 100 000 do 1 000 000 lat po rozpoczęciu formowania się gwiazdy.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
