Se crede că planetele stâncoase precum Pământul au început ca praful care înconjoară stele nou-născute, iar indicii despre originea unui astfel de praf ajung la noi în meteoriții și cometele de astăzi, precum și în observațiile discurilor circumstanțiale din jurul stelelor tinere.
Însă misterul a învăluit detaliile evoluției prafului și modul în care acesta ajunge în cele din urmă să formeze obiecte mai mari. Acum, două lucrări în jurnal Natură propun un nou mecanism pentru a-l explica.
Noul mecanism se leagă de boabele de praf cristaline șocate de căldură, care au migrat cumva de unde au fost create - probabil, aproape de Soare - către Sistemul Solar exterior. Implicat, același proces ar trebui să aibă loc în jurul altor stele tinere.
Un trio de ipoteze trecute a fost propus pentru a explica migrația, dar niciuna dintre ele nu s-a potrivit. Aceștia au inclus, potrivit fizicianului Dejan Vinkovic, de la Universitatea Split din Croația, amestecarea turbulentă, lansarea balistică a particulelor într-un vânt dens creat prin interacțiunea discului de acreție cu câmpul magnetic al stelei tinere (denumit modelul X-wind) și amestecarea mediată de brațele spirală tranzitorii pe discurile instabile gravitațional marginal. Vinkovic este autorul principal al unuia dintre Natură hârtii.
"Amestecul turbulent necesită o sursă de vâscozitate turbulentă eficientă, iar instabilitatea magnetorotențială este invocată ca fiind cel mai promițător candidat, dar întinderile mari ale discului sunt considerate nu suficient de ionizate pentru a menține această instabilitate activă", a scris el. „Modelul cu vânt X se bazează pe noțiunea teoretică a configurațiilor câmpului magnetic în imediata vecinătate a stelelor de pre-secvență principală și speranțe ridicate sunt puse pe observații viitoare pentru a rezolva această situație.”
Și, în sfârșit, „Modelul brațelor în spirală se află în domeniul discuțiilor cu privire la dacă numericele de bază, aproximațiile fizice și ipotezele despre condițiile inițiale sunt suficient de realiste pentru a face rezultate rezultate plauzibile.”
În cealaltă lucrare, Peter Abraham de la Academia Maghiară de Științe și colegii săi găsesc semnătura prafului cristalin după ce o stea tânără a izbucnit, în timp ce datele arhivistice nu arătau niciun semn în acest sens înainte de flacără.
Lucrarea Vinkovic investighează amestecarea particulelor mari de praf cristaline în nebuloasa protoplanetară din jurul tânărului Soare.
Forța produsă de lumina care strălucește pe un obiect este un fenomen binecunoscut numit presiune de radiație. Nu îl simțim în viața de zi cu zi pentru că suntem prea masivi pentru ca acest efect să fie sesizat. Pentru particule foarte mici, pe de altă parte, această forță poate fi mai mare chiar decât gravitația care păstrează particulele pe orbita din jurul stelei. Investigațiile s-au concentrat până în prezent doar pe presiunea de radiație datorată luminii stelare. Rezultatele au arătat că boabele individuale nu ar călători departe și vor fi împinse mai adânc în disc.
Vinkovic raportează că radiațiile infraroșii care decurg din discul prăfuit pot scoate granule mai mari decât un micrometru din discul interior, unde sunt împinse spre exterior de presiunea stelară a radiației în timp ce alunecă deasupra discului. Cerealele reintră pe disc pe razele unde este prea rece pentru a produce un suport suficient pentru presiunea radiațiilor infraroșii pentru o anumită dimensiune și densitate solidă.
Cu toate acestea, Vinkovic subliniază că nu este doar vedeta, ci și discul care strălucește. Atunci când studiază efectele asupra boabelor de praf protoplanetare mai mari decât un micrometru, care este comparabilă cu dimensiunea particulelor de fum de țigară, Vinkovic a descoperit că lumina infraroșie intensă din regiunile cele mai calde ale discului protoplanetar este capabilă să împingă un astfel de praf de pe disc. Radiația infraroșie este ceea ce putem simți ca „căldură” pe pielea noastră. Combinarea presiunii de radiație din partea stelei și a discului creează o forță netă care permite boabelor de praf să navigheze de-a lungul suprafeței discului de la regiunile interioare la cele exterioare ale discului.
Temperaturile din această regiune fierbinte ating aproximativ 1500 de grade Kelvin (2200 grade Fahrenheit), suficiente pentru a vaporiza particulele solide de praf sau pentru a-și modifica structura fizică și chimică. Mecanismul pe care Vinkovic îl descrie în lucrarea sa ar transfera astfel de particule modificate de praf în regiuni mai reci ale discului departe de stea. Acest lucru poate explica de ce cometele conțin o combinație nedumeritoare de icre și particule modificate la temperaturi ridicate. Astronomii au fost nedumeriți de acest amestec, deoarece cometele se formează în regiunile de disc rece din substanțe înghețate precum apa, dioxidul de carbon sau metanul. Particule de praf stâncoase care se amestecă cu gheață sunt, prin urmare, de așteptat să nu experimenteze niciodată temperaturi ridicate.
Într-un editorial care însoțește studiile, astrofizicianul de la Universitatea din Missouri, Aigen Li, a scris că originea silicatelor cristaline din comete „a fost o problemă de dezbatere încă de la prima detectare în urmă cu 20 de ani”.
În timp ce Li promite promisiune în noua teorie, „Ar fi interesant să vedem dacă alte mecanisme, cum ar fi amestecul turbulent și modelul„ X-vânt ”, ar transporta în mod eficient boabe submicrometre, care sunt eficiente emițătoare medii IR, spre exterior și le vor încorpora în comete ”, a scris el. „Este, de asemenea, posibil ca unele silicate cristaline - dar nu toate - să fie făcute in situ în comă cometară.”
Sursa: Comunicatul de presă al lui Vinkovic. Urmăriți o scurtă animație care arată cum funcționează noul mecanism de mișcare a prafului.
