Teoria modului în care se formează planetele a fost un mister de durată pentru oamenii de știință. În timp ce astronomii au o înțelegere destul de bună de unde provin sistemele planetare - adică discurile protoplanetare de praf și gaz în jurul unor stele noi (de asemenea, „Teoria Nebularului”) - o înțelegere completă a modului în care aceste discuri devin în cele din urmă obiecte suficient de mari pentru a se prăbuși sub propriile lor gravitația a rămas evazivă.
Dar, datorită unui nou studiu realizat de o echipă de cercetători din Franța, Australia și Marea Britanie, se pare că piesa lipsă a puzzle-ului s-a putut găsi în sfârșit. Folosind o serie de simulări, acești cercetători au arătat cum „capcanele de praf” - adică regiunile în care fragmentele de dimensiuni de pietricele s-ar putea colecta și lipi - sunt suficient de comune pentru a permite formarea de planeteimale.
Studiul lor, intitulat "Capcane de praf auto-induse: depășirea barierelor de formare a planetelor", a apărut recent în Avize lunare ale Royal Astronomical Society.Condusă de Dr. Jean-Francois Gonzalez - de la Centrul de Cercetare în Astrofizică din Lyon (CRAL) din Franța - echipa a examinat stadiul mijlociu supărător al formării planetare care a afectat oamenii de știință.
Până de curând, procesul prin care discurile protoplanetare de agregate de praf și gaz să formeze obiecte cu dimensiuni de pedale și procesul prin care planetesimalele (obiecte care au o sută de metri sau mai mult diametru) au fost bine înțelese. Dar procesul care leagă aceste două - unde pietricelele se reunesc pentru a forma planetesimale - a rămas necunoscut.
O parte a problemei a fost faptul că sistemul solar, care a fost singurul nostru cadru de referință de secole, a format miliarde de ani în urmă. Dar, datorită descoperirilor recente (3453, exoplanetele confirmate și numărarea), astronomii au avut multe oportunități de a studia alte sisteme aflate în diferite etape de formare. După cum a explicat Dr. Gonzalez într-un comunicat de presă al Royal Astronomical Society:
„Până acum ne-am străduit să explicăm cum pietricelele se pot uni pentru a forma planete și, totuși, acum am descoperit un număr mare de planete în orbită în jurul altor stele. Asta ne-a determinat să ne gândim cum să rezolvăm acest mister. ”
În trecut, astronomii credeau că „capcanele de praf” - care sunt integrante pentru formarea planetei - ar putea exista doar în anumite medii. În aceste regiuni cu presiune înaltă, granulele mari de praf sunt încetinite până la punctul în care sunt capabile să se unească. Aceste regiuni sunt extrem de importante, deoarece contracarează cele două obstacole principale ale formării planetare, care sunt ciocnirile și vitezele mari.
Tragerea este cauzată de efectul pe care gazul îl are asupra boabelor de praf, ceea ce îi determină să încetinească și, în cele din urmă, să se abată în steaua centrală (unde sunt consumate). În ceea ce privește coliziunile cu viteză mare, aceasta este ceea ce face ca pietricele mari să se spargă între ele și să se despartă, inversând astfel procesul de agregare. Capcanele de praf sunt, prin urmare, necesare pentru a se asigura că boabele de praf sunt încetinite suficient încât să nu se anihileze reciproc atunci când se ciocnesc.
Pentru a vedea cât de obișnuite au fost aceste capcane de praf, dr. Gonzalez și colegii săi au efectuat o serie de simulări computerizate care au luat în considerare modul în care praful dintr-un disc protoplanetar poate exercita o tracțiune asupra componentei gazului - un proces cunoscut sub numele de „reacție aerodinamică de tracțiune din spate. “. În timp ce gazul are în mod obișnuit o influență arestantă asupra particulelor de praf, în special inelele cu praf, opusul poate fi adevărat.
Acest efect a fost în mare parte ignorat de astronomi până de curând, deoarece este în general destul de neglijat. Dar, după cum a menționat echipa, este un factor important în discurile protoplanetare, care sunt cunoscute pentru că sunt medii incredibil de prăfuite. În acest scenariu, efectul reacției posterioare este acela de a încetini cerealele de praf cu mișcare spre interior și de a împinge gazul spre exterior, unde formează regiuni de înaltă presiune - adică „capcane de praf”.
Odată ce au ținut cont de aceste efecte, simulările lor au arătat cum se formează planetele în trei etape de bază. În prima etapă, boabele de praf cresc ca mărime și se deplasează spre interior spre steaua centrală. În cea de-a doua, acumulați granule de dimensiuni mai mari și acum încetinesc. În a treia și ultima etapă, gazul este împins spre exterior prin reacția din spate, creând regiunile de capcană de praf unde se acumulează.
Aceste capcane permit apoi pietricelelor să se aglomereze pentru a forma planeteimale și, în cele din urmă, lumi de dimensiuni planetare. Cu acest model, astronomi au acum o idee solidă despre modul în care formarea planetară merge de la discurile prăfuite la planetesimale care se reunesc. Pe lângă rezolvarea unei întrebări cheie despre cum a ajuns sistemul solar, acest tip de cercetare s-ar putea dovedi vital în studiul exoplanetelor.
Observatoarele aflate la sol și în spațiu au remarcat deja prezența inelelor întunecate și luminoase care se formează pe discurile protoplanetare din jurul stelelor îndepărtate - despre care se crede că sunt capcane de praf. Aceste sisteme ar putea oferi astronomilor șansa de a testa acest nou model, deoarece urmăresc încet planetele. Gonzalez a indicat:
„Am fost încântați să descoperim că, cu ingredientele potrivite în loc, capcanele de praf se pot forma spontan, într-o gamă largă de medii. Aceasta este o soluție simplă și robustă la o problemă de lungă durată în formarea planetei. ”
