Przejdź do treści

Astronomowie odkryli, jak ewoluują długowieczne dyski protoplanetarne Piotrusia Pana

Dysk protoplanetarny Piotrusia Pana - ilustracja

Dyski, w których powstają planety, są olbrzymimi dyskami gazowo-pyłowymi, krążącymi wokół młodych gwiazd. Odkryte ostatnio „dyski Piotrusia Pana” otrzymały nazwę, podobnie jak ich beletrystyczny odpowiednik, ponieważ uważa się, że „nigdy nie dorastają” - „żyjąc” od około 5 do 10 razy dłużej niż typowe dyski protoplanetarne.

Pomimo że astronomowie byli świadomi istnienia dysków Piotrusia Pana od 2016 roku, to jednak bez odpowiedzi pozostawały pytania - jak i dlaczego te dyski trwają tak długo oraz jakie są konsekwencje dla formowania się planet.

Dwóch naukowców z Queen Mary University of London opublikowało pracę pt. „Dyski Piotrusia Pana - poszukiwanie parametrów Nibylandii”, dającą pewne wskazówki. Wykorzystując symulacje komputerowe, by określić zakres możliwych konfiguracji początkowych i ścieżki ewolucyjne dysków, autorzy zbadali warunki wymagane do powstania dysków Piotrusia Pana - żartobliwie nazywając je parametrami Nibylandii (ang. Neverland's parameters). Okazało się, że takie dyski protoplanetarne powstają tylko przy dużej odległości pomiędzy gwiazdami i by rozpocząć proces powstawania - potrzebują znacznie więcej niż normalne dyski.

Główny autor publikacji - dr Gavin Coleman - powiedział, że: Większość gwiazd powstaje w dużych grupach składających się nawet z około 100 tysięcy gwiazd. Wydaje się, że dyski Piotrusia Pana nie mogą formować się w takich środowiskach. Wymagają znacznie większej izolacji od sąsiednich gwiazd, ponieważ promieniowanie innych gwiazd mogłoby je rozproszyć. Potrzebują również do uruchomienia procesu powstawania znacznej masy. Dlatego takie dyski posiadają więcej gazu do rozproszenia i mogą znacznie dłużej istnieć.

Przed odkryciem dysków Piotrusia Pana naukowcy uważali, że dyski protoplanetarne istnieją kilka milionów lat i zanikają w ciągu 10 milionów lat - co sugerowało, że planety w takich dyskach muszą szybko powstawać.

Dr Thomas Haworth powiedział, że: Istnienie takich długowiecznych dysków jest prawdziwą niespodzianką i odkrycie dlaczego potrafią one przetrwać dłużej niż się oczekuje, może być istotne do zrozumienia przez nas ewolucji dysków i powstawania planet. Szczególnie interesującą kwestią jest to, że dotychczas dyski Piotrusia Pana odkrywano tylko wokół gwiazd małomasywnych i na ogół wokół takich gwiazd znajdowano wiele planet. Wielkie masy niezbędne do powstania dysków Piotrusia Pana mogą być ważnym czynnikiem, który sprawia, że te planety istnieją.

W omawianej publikacji podano następujące kryteria ilościowe niezbędne do powstania dysków protoplanetarnych Piotrusia Pana:

  • słaby transport materii w dysku (mała lepkość ośrodka);
  • ekstremalnie małe tempo parowania dysku wskutek naświetlania fotonami z zewnątrz (<10-9 Mʘ/rok);
  • względnie duża masa dysku (>1/4 masy gwiazdy macierzystej), który rozciąga się na 100-200 jednostek astronomicznych.

Oczekuje się, że takie dyski nie będą często występowały, ze względu na wymienione wyjątkowe uwarunkowania niezbędne do ich powstania. Do tej pory odkryto siedem dysków protoplanetarnych Piotrusia Pana, w ramach współpracy pomiędzy NASA i Zooniverse, w projekcie Disk Detective. Są to badania naukowe bazujące na współpracy wolontariuszy z astronomami zawodowymi (tzw. nauka obywatelska).


Dr Coleman powiedział, że: Wspaniale, że te odkrycia w ramach projektu nauki obywatelskiej zasilają nowatorskie badania naukowe unikalnych dysków protoplanetarnych i mogą pomóc lepiej zrozumieć jeden z kluczowych problemów astrofizyki - powstawanie planet.

 

Opracowanie: Ryszard Biernikowicz


Więcej informacji:

 

Źródło: Queen Mary University of London

 

Na ilustracji: wizja artystyczna dysku Piotrusia Pana. Źródło: Jonathan Holden/NASA.