Teória, ako sa planéty formujú, bola pre vedcov trvalým tajomstvom. Zatiaľ čo astronómovia dobre rozumejú tomu, odkiaľ pochádzajú planétové systémy - tj protoplanetárne disky prachu a plynu okolo nových hviezd (aka. „Hmlovitá teória“) - úplné pochopenie toho, ako sa tieto disky nakoniec stanú dostatočne veľkými predmetmi, aby sa zrútili pod vlastnými silami gravitácia zostala nepolapiteľná.
Ale vďaka novej štúdii tímu výskumníkov z Francúzska, Austrálie a Veľkej Británie sa zdá, že chýbajúci kúsok skladačky sa konečne mohol nájsť. Použitím série simulácií títo vedci ukázali, ako sú „lapače prachu“ - t. J. Regióny, v ktorých sa môžu zbierať a zlepovať kamienkové fragmenty - dosť bežné na to, aby umožnili tvorbu planetesimálov.
Ich štúdia s názvom „Lapače prachu s vlastným indukčným účinkom: Prekonávanie bariér formovania planéty“ sa nedávno objavila v Mesačné oznámenia Kráľovskej astronomickej spoločnosti.Pod vedením Dr. Jean-Francoisa Gonzaleza z Lyonského astrofyzikálneho výskumného centra (CRAL) vo Francúzsku - tím preskúmal problematické stredné štádium planétovej formácie, ktoré trápia vedcov.
Až donedávna bol dobre známy spôsob, ktorým sa protoplanetárne disky prachu a plynu agregujú za vzniku predmetov veľkých rozmerov, a proces, pomocou ktorého planetesimály (objekty, ktoré majú priemer sto metrov alebo viac) tvoria planetárne jadrá. Proces, ktorý tieto dve mosty spája - kamene sa spájajú a vytvárajú planetezimály - však zostáva neznámy.
Súčasťou problému bola skutočnosť, že slnečná sústava, ktorá bola po celé stáročia jediným referenčným rámcom, sa vytvorila pred miliardami rokov. Ale vďaka nedávnym objavom (3453 potvrdených exoplanet a počítanie) mali astronómovia veľa príležitostí študovať ďalšie systémy, ktoré sú v rôznych fázach formácie. Ako vysvetlil Dr. Gonzalez v tlačovej správe spoločnosti Royal Astronomical Society:
„Doteraz sme sa snažili vysvetliť, ako sa môžu kamienky spojiť a tvoriť planéty. Napriek tomu sme teraz objavili obrovské množstvo planét na obežnej dráhe okolo iných hviezd. To nás prinútilo premýšľať o tom, ako vyriešiť toto tajomstvo. “
Astronómovia v minulosti verili, že „lapače prachu“, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou tvorby planéty, môžu existovať iba v určitých prostrediach. V týchto vysokotlakových oblastiach sa veľké zrná prachu spomaľujú až do bodu, keď sa dokážu spojiť. Tieto regióny sú mimoriadne dôležité, pretože pôsobia proti dvom hlavným prekážkam planétovej formácie, ktorými sú kolízie ťahania a vysokorýchlostné zrážky.
Drag je spôsobený účinkom plynu na prachové zrná, ktoré spôsobujú, že sa spomaľujú a nakoniec sa unášajú do centrálnej hviezdy (kde sa spotrebúvajú). Čo sa týka vysokorýchlostných zrážok, to spôsobuje to, že veľké kamienky sa vzájomne rozbíjajú a rozpadajú sa, čím sa zvráti proces agregácie. Z tohto dôvodu sú potrebné lapače prachu, aby sa zaistilo, že prachové zrná sa spomalia tak, aby sa navzájom nezničili, keď sa zrazia.
Gonzalez a jeho kolegovia uskutočnili sériu počítačových simulácií, ktoré brali do úvahy, ako by prach v protoplanetárnom disku mohol pôsobiť na plynnú zložku, čo je proces, ktorý sa nazýva „spätná reakcia na aerodynamický odpor“. ". Zatiaľ čo plyn má zvyčajne zadržujúci vplyv na prachové častice, najmä na prašných prstencoch, opak môže byť pravdou.
Astronómovia tento účinok až donedávna do značnej miery ignorovali, pretože je všeobecne zanedbateľný. Ako však poznamenal tím, je to dôležitý faktor protoplanetárnych diskov, o ktorých je známe, že sú neuveriteľne prašné prostredie. V tomto scenári má spätná reakcia za následok spomalenie pohybu prachových zŕn smerom dovnútra a tlačenie plynu von, kde vytvára vysokotlakové oblasti - t. J. „Lapače prachu“.
Keď simulovali tieto účinky, ich simulácie ukázali, ako sa planéty tvoria v troch základných fázach. V prvej fáze sa prachové zrná zväčšujú a pohybujú sa smerom k centrálnej hviezde. V druhom kroku sa hromadia a spomaľujú väčšie zrná, ktoré sú teraz kamienkové. V treťom a poslednom stupni je plyn tlačený smerom von spätnou reakciou, čím sa vytvárajú oblasti na zachytávanie prachu, kde sa hromadí.
Tieto pasce potom umožňujú, aby sa kamienky agregovali do podoby planetesimálov a prípadne svetov veľkých rozmerov. S týmto modelom majú teraz astronómovia solídnu predstavu o tom, ako planétová formácia prechádza od prašných diskov k planetesimálnym zhromaždeniam. Okrem riešenia kľúčovej otázky o tom, ako vznikla slnečná sústava, by sa tento výskum mohol ukázať ako nevyhnutný aj pri štúdiu exoplanet.
Pozemné a vesmírne observatóriá už zaznamenali prítomnosť tmavých a jasných kruhov, ktoré sa tvoria v protoplanetárnych diskoch okolo vzdialených hviezd - ktoré sa považujú za lapače prachu. Tieto systémy by mohli astronómom poskytnúť možnosť vyskúšať tento nový model, pretože sledujú, ako sa planéty pomaly spájajú. Gonzalez uviedol:
„Boli sme nadšení, že sme zistili, že so správnymi prísadami sa môžu zachytávať prachy spontánne v širokom spektre prostredí. Je to jednoduché a robustné riešenie dlhodobého problému formovania planéty. “
