A protoplanetáris korongokban táncoló mágneses erővonalak is alakítják a bolygók keletkezését

3110

Az elmúlt 25 évben több mint 4 000 bolygót fedeztünk fel a Naprendszerünkön kívül, melyek között a relatíve kicsi kőzetbolygóktól kezdve az óceánvilágokon át a perzselően forró gázóriásokig mindenfélét találni. A változatosság nem volt meglepő, fejlett számítógépes modellek eredményei szerint is rengeteg különféle bolygó tud kialakulni; ellenben a csillagok körül keringő bolygók tömegeloszlását már nehezebb megmagyarázni. A legtöbben ugyanis a közepes tömegűek közül, a néhány földtömegtől a neptunusz-tömegűig terjedő tartományból kerülnek ki.

Nem is kell azonban ennyire messzire mennünk, már a Naprendszerben körbenézve is felmerül a kérdés, vajon hogyan alakulhatott ki a Neptunusz és az Uránusz. A legújabb nemzetközi összefogásból született tanulmány alternatív megoldást javasol a bolygók keletkezésének megmagyarázására, eredményeiket pedig a Nature Astronomy tudományos folyóiratban publikálták.

Protoplanetáris korongban kialakuló mágneses instabilitások fantáziarajza. (Forrás : Jean Favre CSCS)

Lucio Mayer, a tanulmány egyik szerzőjének elmondása szerint a gázból és porból álló protoplanetáris korongban főként gravitációs instabilitások vezethetnek a bolygók születéséhez. Ennek során a korong anyaga a gravitáció hatására összecsomósodik, majd sűrű spirális struktúrákat alakít ki. Ezek később bolygómagokká, idővel pedig bolygókká növekednek. A folyamat hatalmas léptékű, a teljes protoplanetáris korongban zajlik – kisebb távolságokon, a bolygók skáláján azonban egy másik erő dominálhat: a bolygókkal egyidőben fejlődő mágneses tér.

Ez a mágneses tér felkeverheti a korong anyagát, így befolyásolva a bolygók fejlődését. A teljes kialakulási folyamat megértéséhez tehát nem elég a korong nagy skálás spirális szerkezetét szimulálni, nem feledkezhetünk meg a kis skálás mágneses térről sem.

A protoplanetáris korong gáz és por anyagában zajló bolygókeletkezést bemutató animáció. (Forrás: Jean Favre CSCS)

A gravitáció és a mágneses erők azonban egészen máshogy, más méretskálán hatnak, így nehéz őket egy bolygókeletkezési modellbe beintegrálni. Az eddigi modellek általában az egyik szimulációjában tudtak jeleskedni, míg a másik hatást már kevésbé tudták jól visszaadni. Annak érdekében, hogy mind a gravitáció, mind a mágneses tér hatását megfelelően kezeljék, újfajta modellezési technikát fejlesztettek ki. Ehhez először mindkettőt részleteiben meg kellett érteni, majd úgy programnyelvre lefordítani, hogy a végső kódot hatékonyan is lehessen futtatni. A hatalmas mennyiségű számítás elvégzéséhez pedig végezetül erőteljes vasra volt szükség, így a svájci Swiss National Supercomputing Centre (CSCS) szuperszámítógép-központhoz fordultak.

Minden nehézség ellenére a kutatás áttöréshez vezetett, először sikerült ugyanis kimutatni, hogy a mágneses erővonalak egy bizonyos ponton túl megnehezítik a bolygómagok növekedését. Ennek eredményeként az óriásbolygók ritkábbak lesznek, a közepes tömegűek pedig jóval gyakoribbak – éppen úgy, ahogyan a megfigyeléseink is alátámasztják. Ravit Helled, a kutatás egy másik szerzőjének elmondása szerint ez még csak az első lépés, de egyértelműen látszik belőle, hogy a bolygókeletkezés megértéséhez több folyamatot kell egyszerre tudnunk vizsgálni. Az eredményeik nem csupán a közepes tömegű bolygók kialakulásának egy módjára világítanak rá, hanem a protoplanetáris korongok működésének pontosabb megismeréséhez is közelebb visznek.

Forrás: UZH

Hozzászólás

hozzászólás