Μια νέα μελέτη αποκαλύπτει τους μηχανισμούς που διέπουν τον σχηματισμό και την εξέλιξη των πλανητών στο Σύμπαν.
Οι νεαροί πλανήτες αποτελούν μικρά και ενεργητικά κοσμικά σώματα που απορροφούν γρήγορα τα υπολείμματα από τα νέφη αερίου και σκόνης γύρω από τα αστέρια στα οποία δημιουργούνται. Το αέριο σε αυτούς τους πρωτοπλανητικούς δίσκους εξαφανίζεται ταχύτατα, μέσα σε μόλις μερικά εκατομμύρια χρόνια. Οι αστρονόμοι τώρα έχουν αποκτήσει μία σαφέστερη εικόνα αυτής της διαδικασίας πλανητικής εξέλιξης από κάθε προηγούμενη φορά.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), στο πλαίσιο του προγράμματος που ονομάζεται ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO). Η ομάδα AGE-PRO εξέτασε 30 πρωτοπλανητικούς δίσκους γύρω από ήλιο-όμοια αστέρια, ανακαλύπτοντας ότι τα συστατικά αερίου και σκόνης στους δίσκους αυτούς εξελίσσονται με διαφορετικούς ρυθμούς. Η ποσότητα του διαταραγμένου αερίου σε αυτούς τους δίσκους καθορίζει τον τύπο των πλανητών που θα προκύψουν, σύμφωνα με τις διαπιστώσεις των ερευνητών.
Τα αποτελέσματα αυτά αναμένεται να προσφέρουν στους επιστήμονες μια καλύτερη κατανόηση του πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται τα πλανητικά συστήματα, συμπεριλαμβανομένου και του δικού μας ηλιακού συστήματος. Στην πραγματικότητα, τα αποτελέσματα του AGE-PRO έχουν οδηγήσει σε 12 ερευνητικές εργασίες από διάφορες ομάδες, υποδεικνύοντας τη σημασία αυτής της ανακάλυψης.
«Αυτές οι μελέτες έχουν αποκαλύψει την εξέλιξη των πρωτοπλανητικών δίσκων με την πάροδο του χρόνου. Τα εξαιρετικά αποτελέσματα αποτελούν ένα ουσιαστικό βήμα προς την κατανόηση των αρχικών συνθηκών που οδηγούν στο σχηματισμό πλανητών όπως η Γη», δήλωσε ο ερευνητής του AGE-PRO, Ανίμπαλ Σιέρα Μοράλες του Εργαστηρίου Διαστημικής Επιστήμης Mullard στο University College London.
Το περιβάλλον δημιουργίας
Η διαδικασία σχηματισμού των πρωτοπλανητικών δίσκων ξεκινά με τη σύμπτυξη υπερπυκνών, ψυχρών αερίων σε διαστρικά μοριακά νέφη, οδηγώντας στη γέννηση αστέρων. Αυτά τα νεογέννητα άστρα, γνωστά και ως «πρωτοαστέρια», συνεχίζουν να συγκεντρώνουν ύλη από το περιβάλλον τους.
Αργότερα, το αποτέλεσμα είναι ένα αστέρι με κύρια ακολουθία περιτριγυρισμένο από έναν πεπλατυσμένο στροβιλιζόμενο δίσκο αερίου και σκόνης, που ονομάζεται πρωτοπλανητικός δίσκος. Μέσα σε αυτόν τον δίσκο, σωματίδια συγκρούονται και ενώνουν, αποκτώντας μάζα μέχρι να σχηματίσουν πλανητοειδή.
Αυτά τα πλανητοειδή δεν σταματούν εκεί, καθώς συνεχίζουν να συγκεντρώνουν ύλη και από αυτή τη διαδικασία γεννιούνται οι πλανήτες. Εκτιμάται ότι οι πρωτοπλανητικοί δίσκοι παραμένουν γύρω από νέα αστέρια για αρκετά εκατομμύρια χρόνια, επηρεάζοντας τον χρόνο που έχουν στη διάθεσή τους οι γιγάντιοι πλανήτες για να σχηματιστούν.
Το αρχικό μέγεθος και η μάζα του πρωτοπλανητικού δίσκου, καθώς και η ταχύτητα περιστροφής τους, καθορίζουν τον τύπο των πλανητών που δύνανται να δημιουργηθούν. Η διάρκεια ζωής του αερίου στον δίσκο επηρεάζει επίσης το χρόνο που απαιτείται για να συγκεντρωθούν οι συστάδες και να εξελιχθούν σε σώματα μεγέθους αστεροειδών ή πλανητών.
Επιπλέον, αυτοί οι παράγοντες ενδέχεται να καθορίσουν αν οι πλανήτες θα μεταναστεύσουν εντός του δίσκου κατά την παιδική τους ηλικία, μετακινούμενοι πιο κοντά ή πιο μακριά από το αστέρι τους, γεγονός που με τη σειρά του διαμορφώνει το τελικό σχήμα του πλανητικού δίσκου.
Τα ευρήματα
Πριν από αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές είχαν ήδη αναλύσει την εξέλιξη της περιεκτικότητας σε σκόνη των πρωτοπλανητικών δίσκων, ωστόσο η αλλαγή της περιεκτικότητας σε αέριο με την πάροδο του χρόνου δεν ήταν τόσο ξεκάθαρη.
«Το AGE-PRO προσφέρει τις πρώτες μετρήσεις των μαζών και των διαστάσεων των δίσκων αερίου κατά τη διάρκεια της ύπαρξής τους», δήλωσε ο Κε Ζανγκ του Πανεπιστημίου του Wisconsin-Madison, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας. Η έρευνα υποδεικνύει τα χρονικά πλαίσια κατά τα οποία σχηματίζονται γιγάντιοι πλανήτες όπως ο Δίας και ο Κρόνος, συγκριτικά με εκείνα που αφορούν σε μικρότερους πλανήτες όπως η Γη και ο Άρης.
«Το AGE-PRO υποδεικνύει ότι η μέση μάζα του δίσκου αερίου κυμαίνεται από αρκετές μάζες Δία στα πρώτα του μόλις 1.000 χρόνια σε λιγότερο από μία μάζα Δία κατά τα πρώτα 1-3 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι οι δίσκοι διαθέτουν περισσότερα αέρια στους νέους τους σταδίους για να δημιουργηθούν γιγάντιοι πλανήτες, ωστόσο καθώς ωριμάζουν, η προμήθεια για τη δημιουργία τους μειώνεται δραστικά», δήλωσε η ερευνήτρια του AGE-PRO, Πάολα Πινίλα από το Εργαστήριο Διαστημικής Επιστήμης Mullard στο UCL.
Μια άλλη ενδιαφέρουσα ανακάλυψη της νέας μελέτης είναι ότι καθώς οι πρωτοπλανητικοί δίσκοι γερνούν, το αέριο και η σκόνη καταναλώνονται με διαφορετικούς ρυθμούς, με την αναλογία τους να παρουσιάζει διακυμάνσεις καθώς τα στροβιλιζόμενα νεφέλωμα εξελίσσονται.
«Το πιο εντυπωσιακό εύρημα είναι ότι, αν και οι περισσότεροι δίσκοι διαλύονται μετά από μερικά εκατομμύρια χρόνια, αυτοί που καταφέρνουν να επιβιώσουν διαθέτουν περισσότερο αέριο από αυτό που περιμέναμε. Αυτό αλλάζει ριζικά την εκτίμησή μας για την ατμοσφαιρική συσσώρευση πλανητών που σχηματίζονται αργότερα», είπε ο Ζανγκ.
Συγκρίνοντας τις παρατηρήσεις του AGE-PRO για την εξέλιξη του αερίου στους πρωτοπλανητικούς δίσκους διαφορετικών ηλικιών με άλλες σχετικές μελέτες, η ομάδα μπορεί να αρχίσει να δημιουργεί μια πιο συνολική και λεπτομερή εικόνα για την εξέλιξη των πλανητικών συστημάτων.
Naftemporiki.gr
