Osim ako ovo čitate u zrakoplovu ili na Međunarodnoj svemirskoj postaji, tada trenutno boravite na površini planeta. Ovdje ste jer je planet ovdje. Ali kako je planet dospio ovdje? Poput grude snijega koja se kotrlja koja skuplja još snijega, planeti se formiraju iz prašine i plina koji okružuju mlade zvijezde. Kako planeti kruže, njihova gravitacija uvlači više izgubljenog materijala i oni rastu u masi. nismo sigurnikadaproces formiranja planeta počinje u orbiti novih zvijezda, ali imamo nevjerojatne nove uvide iz jednog od najmlađih solarnih sustava ikad promatranih pod nazivom IRS 63.
Kompleks oblaka Rho Ophiuchi je maglica plina i prašine koja se nalazi u zviježđu Ophiuchus. To je jedna od najbližih regija za stvaranje zvijezda Sunčevom sustavu i gdje je opažen mladi zvjezdani sustav IRS 63
Primordijalna juha
Kovitlaju se u orbiti mladih zvijezda (iliprotozvijezde)su masivni diskovi prašine i plina tzvcirkumzvjezdani diskovi.Ovi diskovi su dovoljno gusti da budu neprozirni i skrivaju mlade solarne sustave od vidljive svjetlosti. Međutim, energija koja proizlazi iz protozvijezde zagrijava prašinu koja tada svijetli u infracrvenom zračenju koje lakše prodire kroz prepreke nego valne duljine vidljive svjetlosti. Zapravo, stupanj do kojeg se novoformirani zvjezdani sustav promatra u vidljivoj ili infracrvenoj svjetlosti određuje njegovu klasifikaciju. Protozvijezde klase 0 potpuno su obavijene i mogu se promatrati samo u submilimetarskim valnim duljinama koje odgovaraju dalekoj infracrvenoj i mikrovalnoj svjetlosti. Protozvijezde klase I vidljive su u dalekoj infracrvenoj, Klasa II u bliskoj infracrvenoj/crvenoj, i konačno, površina i solarni sustav klase III protozvijezde mogu se promatrati u vidljivom svjetlu dok se preostala prašina i plin ili otpuhuju povećanjem energija zvijezde I/ILI se formirala u PLANETE! Odatle smo došli. Taj ostatak materijala koji kruži oko novonastalih zvijezda je ono što se nakuplja kako bi formiralo SAD. Cijeli proces od klase 0 do klase III, kada Sunčev sustav napusti svoju čahuru prašine i pridruži se galaksiji, traje oko 10 milijuna godina. Ali u kojoj fazi počinje formiranje planeta? Najmlađi diskovi oko zvijezda koje smo promatrali stari su milijun godina i pokazali su dokaz da je formiranje planeta već počelo. Nedavno promatrani IRS 63 star je manje od 500.000 godina – klasa I – i pokazuje znakove mogućeg formiranja planeta. Uzbuđenje? Bili smo iznenađeni kad smo vidjeli dokaze o formiranju planeta tako rano u životu Sunčevog sustava.
IRS 63 Circumstellar Disk C. ALMA / Segura-Cox et al. 2020
“Bilo da planeti već postoje ili ne na disku IRS 63, jasno je da proces formiranja planeta počinje u mladim protozvjezdanim fazama, ranije nego što je predviđeno trenutnim teorijama formiranja planeta.”
- Segura-Cox i sur. 2020
Slika iznad je protostar IRS 63 kako je prikazano ALMA (Atacama veliki milimetarski/submilimetarski niz) . ALMA može proviriti kroz prašnjavi omotač cirkumzvjezdanog diska koji okružuje zvjezdani sustav. IRS 63 nalazi se 144 parseka od Zemlje (oko 470 svjetlosnih godina) s radijusom diska od 82 AJ (astronomske jedinice ili prosječna udaljenost Zemlje i Sunca od 150 milijuna km). Iako smo identificirali još mlađe protozvijezde, njihovi diskovi su orijentirani rubom na ili blizu ruba pod kutovima tako da je teško promatrati njihove značajke. S naše točke gledišta, IRS 63 nagnut je prema nama pod uglom od 45 stupnjeva pružajući pogled na rane faze formiranja Sunčevog sustava. Kako bi se poboljšao kontrast i detalj slike, stvoren je računalni model IRS 63 koji je bio 'glatki' kao da su se prašina i plin nakupili oko zvijezde bez ikakvih smetnji - 'savršeni' disk. Ovaj računalni model je zatim oduzet od stvarne slike čime se povećavaju razlike između stvarnog diska i simuliranog diska.
Međunarodni tim znanstvenika na čelu s Astronomom Dominqiue Segura-Cox Instituta Max-Planck uočio je četiri ključna obilježja unutar diska – dva prstena (R1 i R2) i dvije praznine (G1 i G2). Unutarnji prsten, R1, nalazi se u radijusu od 27 AU sa širinom od 6 AU dok se R2 nalazi u polumjeru od 51 AU sa širinom od 13 AU. G1 je u radijusu 19AU sa širinom od 3,2AU dok je G2 u radijusu 37AU sa širinom od 4,5AU
S lijeva na desno: Izvorna slika IRS 63, simulirana slika i rezultirajuća razlika između oboje što poboljšava značajke Ring i Gap. C. ALMA/Segura-Cox i sur. 2020
Značajke prstena i razmaka porezne uprave 63 c. ALMA/Segura-Cox i sur. 2020
Pazi na jaz
Značajke jaza i prstena mogu ukazivati na formiranje planeta ili procese koji dovode do formiranja planeta. Poznato je da su praznine opažene u zrelijim cirkumzvjezdanim diskovima uzrokovane protoplanetima koji 'pasiraju' prašinu u jasno vidljive prstenove dok stvaraju jaz gdje planet kruži. Praznine nastaju tamo gdje je materijal diska zarobljen gravitacijom protoplaneta i uklopljen u sam planet. Na zrelijim diskovima klase II, praznine ne pokazuju gotovo nikakvu emisiju infracrvene prašine, što znači da su gotovo bez prašine. Rupe IRS 63 još uvijek pokazuju određenu emisiju prašine, što znači da u prazninama još uvijek ima prašine u tragovima. Dakle, postoje li planeti koji kruže oko IRS 63? Tim kaže da je odgovor 'dvosmislen'. ALI, ako su praznine stvorene orbitirajućim protoplanetima, njihove se veličine mogu procijeniti. Razmak G1 mogao bi biti dom planeta koji ima otprilike 0,47 Jupiterove mase, a G2 bi mogao ugostiti planet mase 0,31 Jupiterove.
Zvono
Dok se praznine mogu izrezati nagomilavanjem protoplaneta, prstenovi također mogu biti katalizatori stvaranja protoplaneta. U našim modelima formiranja planeta postoji vanjski problem koji se naziva 'problem radijalnog pomaka'. Trenje između prašine u disku stvara efekt povlačenja koji uzrokuje da prašina izgubi zamah i ponese ili 'padne' preko radijusa diska u zvijezdu. Zamislite manje orbite, a više kruženje oko odvoda. Ali jasno je da imamo zvjezdane sustave, tako da mora postojati prirodni proces koji sprječava da prašina u sustavu spiralno skoči u protozvijezdu. Prstenaste strukture mogu biti ono što spašava sustav. Prstenove tvore hlapljivi plinovi u cirkumzvjezdanom disku koji su pod pritiskom energije zvijezde. Kako prašina pada prema unutra, plinovi u disku potiskuju se prema van stvarajući barijeru gdje se prašina gomila i može akreirati u protoplanete.
Evolucija planeta
Opet, ne znamo sa sigurnošću postoje li planeti ili protoplaneti unutar uskovitlanog plina i prašine IRS 63. Ako planeti postoje, sustav je premlad da bi se mogli izravno promatrati. Međutim, istraživački tim kaže, 'ako formiranje planeta već počinje na disku IRS 63, tada planeti i protozvijezde vjerojatno rastu i razvijaju se zajedno od ranih vremena.' Čak i ranije nego što se očekivalo. Slike IRS 63 također podupiru hipotezu o nastanku plinskog diva. Bliže protozvijezdi, plinovi se zagrijavaju i pobuđuju energijom iz zvijezde tako da se ne mogu spojiti u protoplanet. Umjesto toga, plinovi bi se morali akreirati izvan radijusa 'snježne linije' od zvijezde gdje su zamrznuti i mogu se skupiti na površini planeta. Jupiter trenutno kruži na 5,2 AJ, ali simulacije sugeriraju da se formirao mnogo dalje, na gotovo 30 AJ, a zatim je s vremenom migrirao prema unutra. Ako praznine u IRS 63 ukazuju na stvaranje plinovitog diva, onda bi bile u skladu s modelima koji predviđaju nastanak Jupitera na udaljenijem radijusu u našem vlastitom Sunčevom sustavu.
Od svega što sam naučio o svemiru, ova stvarnost našeg postojanja uvijek je najponiznija i najviše izaziva strahopoštovanje: Zemlja, život na Zemlji, ti, ja – mi smo doslovno napravljeni od prašine i plinova zvijezda. Svi smo započeli, poput IRS-a 63, kao vrtložna masa koju su skupile temeljne sile prirode kako bi postale stijene, oceani, oblaci, stanice, noge, krila, papir, teleskopi, računala i zvjezdani brodovi. Kao dr. Jill Tarter od SET kaže: 'Svi smo mi ono što se događa kada se iskonska mješavina vodika i helija razvija toliko dugo da se počne pitati odakle dolazi.'
Više za istraživanje:
Formacija planeta u zvjezdanom djetinjstvu – Smithsonian Astrophysical Observatory
Kako nastaju planeti? Meteorit Semarkona pokazuje neke tragove – Svemir danas
Nema kemijske razlike između zvijezda sa ili bez planeta – Svemir danas
Je li Jupiter rođen izvan trenutnih orbita Neptuna i Plutona? – PNAS Daljnje srednje infracrveno istraživanje mlade zvjezdane populacije oblaka rho Ophiuchi: Svjetlost i mase zvijezda prije glavne sekvence – Astrophysical Journal
