Meglepő réseket találtak fiatal csillagok körüli korongokban

4181

Nem kis meglepetést okozott a fiatal, alig több mint 1 millió éves HL Tau csillag, mikor négy évvel ezelőtt a Chile-ben található Atacamai Nagyméretű Milliméteres/Szubmilliméteres Hálózat (ALMA) mérésein rések látszódtak fényes porkorongjában. Úgy tűnt, hogy ezeket eddig nem látott bolygók seperték tisztára, amik évmilliókkal korábban kialakultak, mint azt a csillagászok lehetségesnek gondolták. Most egy friss, 20 fiatal csillag körüli korongot vizsgáló ALMA-felmérés eredményei alapján úgy tűnik, hogy a HL Tau körül levő korai, nagyon fiatal bolygók nem is olyan ritkák.

Sok elméleti kutató véli úgy, hogy a bolygók az ún. mag-akkréció folyamatával keletkeznek, melynek kezdetén a porrészecskék összeütköznek és összetapadnak. Ezek a csomók ezután kavicsokká, kövekké, majd végül kisebb bolygó méretű “magokká” nőnek, melyek gravitációs vonzásuknál fogva képesek felszívni maguk körül a maradék port és gázt. Ez egy lassú folyamat, melynek végbemeneteléhez több millió évre van szükség.

Az új felmérés eredményei viszont, melyeket idén decemberben a The Astrophysical Journal Letters tudományos folyóirat 10 cikkében publikáltak, jóval rövidebb időskálát javasolnak. A Chile északi részén elterülő Atacama-sivatagban található, 64 mozgatható tányér alkotta ALMA-hálózat milliméteres hullámhosszokon, az infravörös és a mikrohullámú tartomány között érzékeli a porszemcsék sugárzását. Évente egyszer a hálózatot legnagyobb lehetséges szélességére, 15 kilométerre bővítik, hogy a lehető legnagyobb felbontást érhessék el. A kutatócsoport ezt a programot nyerte meg idén, mely így 65 órányi nagyfelbontású mérési időt jelentett, ez pedig 20 fiatal csillag körül elhelyezkedő korong megfigyelésére adott lehetőséget.

Távoli exobolygók jelenlétére utalnak az ALMA-felmérés során fiatal csillagok körülötti porkorongokban megfigyelt rések. Elméleti kutatók azonban nem számítottak rá, hogy ilyen rövid idő alatt kialakulhatnának bolygók. (S. ANDREWS, ET AL./ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); S. DAGNELLO/NRAO/AUI/NSF)

A kutatócsoport pedig tisztán kivehető réseket mutató felvételekkel gazdagodott, még olyan csillagok körül is, melyek alig 300 000 évesek. Hasonlóan rejtélyes, hogy számos rés a csillaguktól távol helyezkedik el – jóval kijjebb a Neptunusz pályájánál -, ahol a bolygómagok lassú keringési sebességei miatt még nehezebb lenne felseperni az összes port és gázt a magakkréció kialakuláshoz.

A bolygókeletkezés egyik alternatív elmélete az instabil fodrozódások, vagy csomók gravitációs kollapszusa, mely gyorsabban képes bolygókat kialakítani, különösen a központi csillagtól távoli pályákon. Az angliai Cambridge-i Egyetem Csillagászati Intézetének munkatársa, Marco Tazzari viszont megjegyezte, hogy a felmérés során kevés spirálkart találtak a korongokban, melyek koronginstabilitásokat jelezhettek volna. “Sok olyan struktúra van, melyeket egyelőre nem tudunk megmagyarázni”, mondta.

A megfigyelések során azonban sűrű anyagsávokat találtak a korongokban, mely enyhíthetné a magakkréciós modell egyik problémáját. A centiméter méretű szemcsék feltehetőleg ellenszelet éreznek az őket körülvevő gázban, melynek következtében rövid időskálán a csillagukba hullanak, ezzel kimerítve a korong bolygóképző anyagtartalékait. De ezek a sűrűbb sávok egyfajta csapdaként szolgálhatnak, mondta Tazzari, megakadályozva a szemcsék behullását és megőrizve őket későbbi bolygókeletkezéshez.

Mindegyik értelmezés feltételezi, hogy a réseket eddig még nem megfigyelt bolygók okozzák. De a Cambridge-i Egyetemen kutató Roman Rafikov szerint ezek kialakulhattak nyomásváltozások miatt a hóhatárokon, ahol a gázok, mint például a víz is kifagynak a szemcsékre, vagy a korongban levő mágneses erővonalak miatt is, melyek sávokba tömöríthetik a töltött részecskéket. “Számos különböző mechanizmus együttes hatásának az eredményét látjuk”, mondta.

Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolásához több mérésre van szükség. Az ALMA és más rádióteleszkópok meg tudják figyelni a korongokban levő gázt, mely tömegük 99%-át alkotja. Így kiderülhetne, hogy vajon ugyanazok a sávok láthatóak-e a gázban is, illetve elősegítené a gáz és a por kölcsönhatásának megértését is.

“Az igazi bizonyíték azonban az lenne, ha bolygókat találnánk”, mondta Rafikov. Korábban már figyeltek meg néhány fiatal csillag körüli, távoli pályán keringő exobolygót nagyméretű optikai távcsövekkel, de csak azután, hogy a keletkezés lezajlott, a korong pedig szétoszlott. Az ALMA mérések viszont teljesen átalakítják ezt a kutatási területet, mondta Tazzari. “A bolygókeletkezés vizsgálatát elméletiből észlelési területté alakítják”.

Forrás: Science

Hozzászólás

hozzászólás