Przejdź do treści

Burzliwe początki przyszłych planet?

Wizja artystyczna zaburzonego dysku protoplanetarnego.

Planety rozpoczynają swoje życie owiane tajemnicą, osadzone w wirujących dyskach gazu i pyłu, które otaczają nowo narodzone gwiazdy. Kiedy próbujemy zrozumieć procesy fizyczne zachodzące w tych przysłoniętych środowiskach, jeden z nich wyróżnia się jako osobliwa niewiadoma: burzliwość. Nowe obserwacje pozwoliły spojrzeć na obecność – i brak – turbulencji w dyskach protoplanetarnych.

Turbulencja – to samo zjawisko, które powoduje, że dym świecy tworzy skomplikowane zawirowania lub powoduje wyboistą podróż samolotem – może teoretycznie wpływać na prawie każdy aspekt formowania się i ewolucji planet. Modele wskazują, że te nieprzewidywalne ruchy mogą wpływać na wzrost ziaren i grudek, ewolucję chemii dysku protoplanetarnego w czasie, a nawet na ostateczny ruch orbitalny w pełni uformowanych planet.

Ale czy prawdziwe dyski protoplanetarne są burzliwe? Odpowiedź na to pytanie jest zaskakująco trudna, a do tej pory astronomom udało się przeprowadzić tylko kilka pośrednich pomiarów turbulencji w dyskach protoplanetarnych. Nowe badanie, prowadzone przez Kevina Flaherty'ego (Williams College) wykorzystuje wysoką rozdzielczość ALMA, aby dodać więcej punktów danych do kolekcji, badając ruchy gazu w zewnętrznych obszarach trzech różnych dysków protoplanetarnych.

Wykorzystując modele do interpretacji obserwacji z ALMA dotyczących emisji tlenku węgla z dysków, Flaherty i jego współpracownicy byli w stanie nałożyć ograniczenia na ilość turbulencji w każdym z tych trzech środowisk protoplanetarnych.

Autorzy badań pokazują, że dyski MWC 480 i V4046 Sgr mają tylko słabe – jeżeli w ogóle – turbulencje. Z drugiej strony dysk DM Tau to inna historia: pokazuje prędkości gazu wskazujące na znaczny turbulentny ruch.

Ten podział wyników jest wygodny: daje naukowcom doskonałą okazję do zbadania podobieństw i różnic między tymi dyskami, aby można było spróbować zrozumieć, jakie czynniki prowadzą do burzliwego środowiska formujących się planet, zamiast do spokojnego.

Jednym z proponowanych czynników wpływających na burzliwość jest siła promieniowania jonizującego docierająca do dysków zewnętrznych. DM Tau jest jednym z trzech układów, który nie wykazuje oznak blokującego promieniowanie wiatru dysku wewnętrznego, co może oznaczać, że więcej promieniowania jonizującego dociera do zewnętrznych krawędzi dysku w DM Tau, napędzając zaobserwowane przez naukowców turbulencje.

Inna opcja jest taka, że DM Tau może mieć silniejsze pole magnetyczne niż inne układy. Jest również możliwe, że wiek układu – zaledwie kilka milionów lat – może być czynnikiem wpływającym na siłę turbulencji.

Ogólnie rzecz biorąc, Flaherty i jego współpracownicy sugerują, że słabe turbulencje mogą być cechą dysków tworzących planety – ale jasne jest, że istnieją pewne wartości odstające, takie jak DM Tau. Więcej podobnych obserwacji pomoże naukowcom lepiej zrozumieć te tajemnicze, osłonięte planetarne żłobki.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej informacji:
Turbulent Beginnings for Future Planets?

Measuring Turbulent Motion in Planet-forming Disks with ALMA: A Detection around DM Tau and Nondetections around MWC 480 and V4046 Sgr

Źródło: AAS

Na ilustracji: Wizja artystyczna zaburzonego dysku protoplanetarnego. Źródło: NASA/CXC/M.Weiss