S novými nástrojmi astronómovia dopĺňajú všetky kúsky, ktoré pomáhajú vysvetliť, ako sa planéty tvoria z rozšírených diskov plynu a prachu okolo novonarodených hviezd. Astronómovia však našli jeden protoplanetárny disk, ktorý odmieta vyrásť. Je stará 25 miliónov rokov a stále neprešla na formovanie planét. Lee Hartmann je s Harvardovo-Smithsonovským strediskom pre astrofyziku a hlavným autorom tohto článku je oznámenie o náleze.
Vypočujte si rozhovor: Planetárny disk, ktorý odmieta vyrastať (6 MB)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Našli ste najstarší planétový disk. Môžete mi dať predstavu o tom, aké je to neobvyklé?
Lee Hartmann: Ide o najstarší planétový alebo protoplanetárny disk. Najstarší, aký sme doteraz našli, bol niečo ako 10 miliónov rokov, takže toto je asi 2 až 2,5-krát staršie ako čokoľvek, čo sme predtým našli.
Fraser: Bolo to veľké prekvapenie, keď som našiel niečo také staré?
Hartmann: Áno, zdá sa, že polovica alebo viac hviezd má nejaký rozšírený zaprášený disk s niečím, čo by vytvorilo planéty. Vo veku asi milióna rokov. A potom asi o 10 miliónov rokov budete mať radi 10% všetkých hviezd alebo možno ešte menej. Takže nájsť túto vec v dvojnásobnom veku bolo naozaj pozoruhodné. Mysleli sme si, že o 20 miliónov rokov by sme skutočne mali nulovú hodnotu pre všetko, čo stále obsahuje prach, ktorý je veľmi podobný planétovému disku.
Fraser: Čo by mohlo udržať disk tak dlho stabilný?
Hartmann: Nie je to celkom jasné. Centrálny systém je v tomto prípade v skutočnosti blízka binárna hviezda, a tak je možné - na rozdiel od jednej hviezdy v našej slnečnej sústave - sú dve, takmer rovnaké hviezdy hmoty, ktoré obiehajú okolo veľmi blízkej obežnej dráhy, aj keď niekde je niečo také veľké medzi ortuťovou obežnou dráhou a obežnou dráhou Venuše; niečo také veľké. Mohlo by to byť druhom prehrievania vecí, pretože každá hviezda má svoju vlastnú gravitáciu a keď sa pohybujú okolo, môžu prehriať disk a agitovať častice. Čo si myslíme, že sa stane planétou, je to, že prach, malé prachové zajačiky, druh elektrostaticky sa lepia na malé kúsky a potom sa zväčšuje a zväčšuje. A vytvára skaly, a potom vytvára veci, ktoré sú skôr ako asteroidy a nakoniec planéty. A fáza formovania planéty je tým, čo skutočne odstraňuje všetok tento prach. A tak sa tento proces považuje za veľmi chúlostivý a veci sa ustália v časovom horizonte tisícov až miliónov rokov. Je možné, že ak to trochu prehrievate a udržujete časticu suspendovanú, potom sa tak dobre nelepia a neprechádzajú zvyškom procesu tvorby planét, ako to robí väčšina ostatných hviezd.
Fraser: Aké bežné by bolo niečo také? Keďže sa jedná o najstaršiu, ktorá sa našla, myslíte si, že sú tu aj iní, alebo je to len motolka?
Hartmann: Je ťažké si predstaviť, že v galaxii je iba jedna z týchto vecí, nehovoriac o celom vesmíre. Pokiaľ však vieme, musí to byť veľmi zriedkavá udalosť. Vidíme veľké zhluky hviezd, ktoré sú staré 30 miliónov rokov, 50 miliónov rokov, 100 miliónov rokov, a nič podobné nenašli spolu v niekoľkých stovkách alebo tisícoch hviezd. Pravdepodobne ide o 1 z 1 000 alebo niečo také. To by som asi uhádol, ale je ťažké to vedieť. Na tieto veci sme sa dostatočne nepozerali. Až donedávna sa nám to nepodarilo. Vesmírny ďalekohľad Spitzer má omnoho väčšiu citlivosť ako čokoľvek iné, čo sme predtým dokázali urobiť. Stalo sa to iba stotisíckrát, čo naša schopnosť odhaliť slabé zdroje, ako je táto vec, je. Práve robíme prvé bábätkové kroky, aby sme preskúmali, čo sa deje v našom susedstve. S ďalekohľadom Spitzer začínajú skúmať niektoré z týchto ďalších zhlukov, potvrdzujú, že dvojnásobok veku tohto systému je taký menší ako 1 z 1 000. Je to skutočne jedinečný systém. Museli sme to chytiť za určitých osobitných okolností.
Fraser: Myslíte si, že by to mohlo trvať ďalšie milióny a milióny rokov? Je to ešte stále v ranom veku?
Hartmann: Tomu nerozumieme veľmi dobre. Jedným z dôvodov, prečo študovať tieto systémy, je to, že skutočne potrebujeme veľa pomoci pri porozumení fyziky tohto problému. Fyzika toho, ako sa planéty začínajú tvoriť v podstate prachovými zajačikmi. Je to len taký komplikovaný proces a existujú rôzne veci, ktorým celkom nerozumieme, že skutočne potrebujeme viac prieskumov o týchto veciach. Neviem, čo sa stane s týmto systémom. Môj vlastný názor je, že pravdepodobne nebude pokračovať a nebude sa zrážať na planétach, ak to už neurobil. Teória naznačuje, že existuje určitý prah, ktorý musíte splniť. Musíte mať len toľko vecí, aby sa to stalo, aby ste sa skutočne dostali cez hrb výroby väčších telies, ktoré potom môžu zametať všetok menší prach a vyčistiť disk. Ak sa k tomuto prahu nikdy nedostanete, možno nebudete môcť vytvoriť žiadne planéty. Myslím, že by to mohlo len uniknúť a niektoré prachové zrná sa buď dostanú do hviezdy, alebo sa pomaly pominú do špirály a to je koniec, ale tomu naozaj nerozumieme.
Fraser: Boli už okolo binárnych systémov vidieť disky tvoriace planétu?
Hartmann: Áno, ak môžem len povedať, že predpokladáme, že tieto disky vytvárajú planéty. Skutočne sme nemali úplnú fajčiarsku pištoľ, ktorá by hovorila, že tieto zaprášené disky vlastne vytvárajú planéty. Myslím si, že je to veľmi silná pravdepodobnosť, pretože všetok tento rozptýlený prach vidíme okolo veľmi mladých hviezd a potom je všetko preč. Vieme, že musíme zrážať všetok prach, dostať malé veci a dať ich do veľkých vecí, aby sme vytvorili planéty. To je predpoklad, ktorý robíme, ale chcel som len povedať, že sme v skutočnosti k tejto otázke nedotkli bodky.
Fraser: Áno, videli sa okolo takýchto binárnych systémov aj disky?
Hartmann: Áno, majú. Tento problém spočíva v tom, že v zásade nemôžete mať disk s rovnakou veľkosťou obežnej dráhy ako binárna obežná dráha. Druhá hviezda jednoducho prehltne všetok prach alebo ho odparí alebo vyhodí. Na druhej strane, ak máte veľmi široký binárny súbor, ak máte niečo, kde je druhá hviezda veľmi ďaleko, môžete v tomto binárnom disku mať disk a nevie, že okolo seba obieha ďalšia hviezda. Obiehame okolo Slnka a Jupiter je na niekoľkých astronomických jednotkách a to spôsobuje len malé poruchy na obežnej dráhe Zeme. Podobne by ste mohli mať systém, v ktorom sú dve hviezdy relatívne blízko seba a disk je mimo vonkajšej oblasti. A tak na tomto disku to skoro vyzerá, že existuje jediná hviezda. Nie je to presne tak, pretože obe hviezdy obiehajú okolo seba, takže gravitácia to trochu premrští. Ale nie je to tak ďaleko od toho, že máme iba jeden objekt. Pokiaľ je disk buď oveľa väčší ako binárny alebo menší ako binárny, ste v poriadku. Ak je však disk oveľa väčší ako binárny disk, môže byť taký jemný a taký rozšírený, že nikdy skutočne efektívne koaguluje na planéty. To je niečo, čo by sme predpovedali, ale nie je to niečo, čo sme schopní pozorne demonštrovať.
Fraser: Máte na to nejaké pozorovania?
Hartmann: Myslím si, že by sme sa chceli pokúsiť urobiť pozorovania s dlhšou vlnovou dĺžkou, aby sme zistili, kde končí disk, pretože v tomto súbore pozorovaní v podstate hovoríme, že existuje disk, ale nevieme ako veľké to je. Otázkou je, či je mimo tohto systému niečo, čo by mohlo poškodiť disk. Môže to byť dokonca trojitý systém pre všetko, čo vieme, s oveľa širším spoločníkom s nízkou hmotnosťou a nevideli sme ho. A to by mohlo byť naozaj chrenie a zabránenie disku v tom, aby nechal planéty zrážať sa aspoň. A potom ďalšou vecou, ktorú sa snažíme urobiť, je to, že sa snažíme identifikovať ďalšie podobné systémy, ktoré sú tiež staré 20 miliónov rokov a 30 miliónov rokov. Ak dokážeme nájsť ďalšie z týchto vecí, len aby sme videli, aké sú bežné a či sú to všetky binárne súbory alebo čo je na nich zvláštne, čo im umožňuje tak dlho vydržať. V zásade sa snažíme o to, ako sa premení disk na planéty, ale samozrejme to trvá milióny rokov, takže ho nemôžete sledovať - prinajmenšom to nemôžem sledovať. Je to ako urobiť snímku populácie. Máte starých ľudí, mladých ľudí a deti a tak ďalej. A vy sa pokúsite odvodiť, ako vývoj vychádza zo spájania rôznych kúskov. A potom sú niektorí ľudia obrovskí alebo lepšie vyživovaní a majú inú kultúru alebo čokoľvek, a vy sa snažíte zistiť, aké rôzne účinky majú na populáciu z tohto momentu. Pokúsiť sa nájsť ďalšie podobné systémy je spôsob experimentu, aby ste zistili, čo sa stane, ak máte oveľa širší binárny súbor alebo čo sa stane, ak je v strede iná hmotná hviezda. Nemôžeme experiment naozaj urobiť, ale ak nájdeme dosť rôznych druhov objektov, ako je tento, príroda vykonala experiment na rôznych miestach a my musíme ísť von a pozrieť sa na to.
Tento objav bol pôvodne oznámený v časopise Space Magazine 19. júla 2005.
