Skupiska materii w dysku protoplanetarnym rzucają zimny cień, który może wpływać na rozwój niektórych planet.
Dyski protoplanetarne, będące żłobkami dla nowych planet, to spłaszczone obszary gazu i pyłu, które obracają się wokół nowopowstałych gwiazd. Z takiego dysku narodziła się Ziemia i inne planety Układu Słonecznego. Teraz Satoshi Ohashi z RIKEN Star and Planet Formation Laboratory w Japonii, pierwszy autor artykułu, oraz jego współpracownicy badali dysk protoplanetarny w jednym z najbliższych Ziemi regionów gwiazdotwórczych. Korzystając z danych z dwóch obserwatoriów – Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile i Jansky Very Large Array (VLA) w Nowym Meksyku – stwierdzili, że dysk ma szerokość 80–100 jednostek astronomicznych (j.a.), jest niestabilny i zapada się w regionie oddalonym o 20 j.a. od swojej młodej gwiazdy. Obserwatorium VLA zidentyfikowało wcześniej kilka skupisk materii w tym samym obszarze, a ich powstawanie może być napędzane przez tę niestabilność grawitacyjną.
Skupiska te mogą być prekursorami gazowych olbrzymów, ponieważ są masywne i gęste – mówi Ohashi. Jeżeli identyfikacja ta jest poprawna, oznaczałoby to, że formowanie się planet może rozpoczynać się zaskakująco wcześnie w dysku protoplanetarnym.
Naukowcy zmierzyli również temperaturę pyłu w różnych częściach dysku. Jest on ogrzewany przez promieniowanie gwiazdy, więc temperatura powinna stopniowo spadać przy większych odległościach od gwiazdy. Pył w pobliżu gwiazdy może osiągnąć stosunkowo wysoką temperaturę –193 stopni Celsjusza. Ale po drugiej stronie skupisk temperatura pyłu gwałtownie spada. Sugeruje to, że skupiska blokują promieniowanie gwiazdy, schładzając pył w ich cieniu. W najbardziej zewnętrznych częściach dysku temperatura pyłu spada do około –263 stopni Celsjusza – zaledwie 10 stopni powyżej zera bezwzględnego. To zacienione, zimne środowisko może wpływać na skład chemiczny planet, które tworzą się w zewnętrznych obszarach dysku – mówi Ohashi.
Odkrycie to może pomóc astrofizykom zrozumieć pochodzenie lodowych planet takich jak Uran i Neptun. Niektórzy badacze sugerują również, że nasz Układ Słoneczny utworzył w przeszłości zacieniony region – mówi Ohashi. Zespół ma teraz nadzieję obserwować inne dyski protoplanetarne z zastosowaniem większej rozdzielczości przestrzennej i czułości, aby ocenić, czy ten efekt cieniowania jest powszechny.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
- Nascent gas giant planets may be lurking in dusty disk
- Formation of Dust Clumps with Sub-Jupiter Mass and Cold Shadowed Region in Gravitationally Unstable Disk around Class 0/I Protostar in L1527 IRS
Źródło: RIKEN
Na ilustracji: Wygenerowany komputerowo obraz przedstawiający ciemny dysk protoplanetarny widziany pod kątem 90° do dżetów (pomarańczowe) wystrzeliwanych z biegunów młodej gwiazdy. Źródło: Mark Garlick/Science Photo Library