Badania przeprowadzone przez Paolo Padoana stanowią wyzwanie dla zrozumienia formowania się dysków protoplanetarnych wokół młodych gwiazd.
Artykuł opublikowany w Nature Astronomy ujawnia, że środowisko odgrywa kluczową rolę w określaniu rozmiaru i czasu życia tych dysków protoplanetarnych, które są miejscem formowania się planet.
Kiedy powstaje gwiazda, otacza ją wirujący dysk gazu i pyłu. Z czasem materia ta ostatecznie tworzy planety. Tradycyjnie naukowcy uważali, że gdy dysk się uformuje, po prostu traci zbyt wiele z czasem, gdy zasila gwiazdę i rosnące planety. Badania profesora Paolo Padoana wprowadzają jednak nową perspektywę, która pokazuje, że młode gwiazdy w rzeczywistości zyskują zbyt wiele ze swojego otoczenia w procesie znanym jako akrecja sferyczna. Proces ten pomaga ponownie akreować dysk, czyniąc go większym i trwalszym niż wcześniej sądzono.
Gwiazdy rodzą się w grupach lub gromadach w dużych obłokach gazu i mogą pozostawać w tym środowisku przez kilka milionów lat po swoich narodzinach – powiedział Paolo Padoan, pierwszy autor artykułu.
Po uformowaniu się gwiazdy, jej grawitacja może przechwycić więcej materiału z macierzystego obłoku gazu, co nie wystarcza do znaczącej zmiany masy gwiazdy, ale wystarcza do restrukturyzacji jej dysku. Aby zrozumieć, jaka masa może być przyciągana przez gwiazdę w wyniku akrecji sferycznej, a także spin i rozmiar dysku wywołane przez nową materię, należałoby modelować i zrozumieć pewne fundamentalne właściwości chaotycznego ruchu gazu międzygwiazdowego, znanego jako turbulencja.
Zespół profesora Padoana wykorzystał zaawansowane symulacje komputerowe i modelowanie analityczne do wyjaśnienia rozmiarów dysków protoplanetarnych zmierzonych przez ALMA, najpotężniejszy radioteleskop na świecie. Połączenie modeli teoretycznych i danych empirycznych zapewniło solidne ramy dla zrozumienia złożonych interakcji między młodymi gwiazdami i ich środowiskiem.
Porównanie obserwowalnych danych z symulacji z rzeczywistymi obserwacjami ma kluczowe znaczenie dla legalizacji symulacji – powiedział Veli-Matti Pelkonen, naukowiec ICUCB i członek zespołu. Jednak symulacje pozwalają nam wyjść poza obserwowalne dane do podstawowych struktur gęstości, prędkości i pola magnetycznego oraz śledzić je w czasie. W tych badaniach, wykorzystując dane symulacyjne, byliśmy w stanie wykazać, że akrecja sferyczna odgrywa ważną rolę w późniejszym etapie formowania się gwiazd, zwiększając czas życia i rezerwuar masy dysków protoplanetarnych.
Dzięki zwiększeniu mocy obliczeniowej superkomputerów będziemy mogli modelować jeszcze bardziej złożone procesy fizyczne w symulacjach, co jeszcze bardziej zwiększy wierność symulacji – dodał Pelkonen. W połączeniu z nowymi i potężnymi teleskopami (takimi jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba i ALMA, wykonującymi niezrównane obserwacje nowo powstałych gwiazd), postępy te będą nadal zwiększać nasze zrozumienie procesów gwiazdotwórczych.
Implikacje tego badania wykraczają poza formowanie się gwiazd i planet. Zrozumienie roli środowiska w formowaniu się dysków może również rzucić światło na warunki niezbędne do formowania się planet nadających się do zamieszkania. Może to mieć głębokie implikacje dla poszukiwania życia poza naszym Układem Słonecznym.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- New discovery changes views on star and planet formation
- The formation of protoplanetary disks through pre-main-sequence Bondi–Hoyle accretion
Źródło: Uniwersytet Barcelony
Na ilustracji: Połączenie modeli teoretycznych i danych empirycznych pozwala na nowe spojrzenie na złożone oddziaływania między młodymi gwiazdami a ich otoczeniem. Źródło: Paolo Padoan, Liubin Pan, Veli-Matti Pelkonen, Troels Haugbølle oraz Ake Nordlund
