Astronomilor le place să observe stele tinere îndepărtate pe măsură ce se formează. Stelele se nasc dintr-un nor molecular și, odată suficient de materie din acel nor se aglomerează, fuziunea se aprinde și o stea își începe viața. Materialul rămas de la formarea stelei se numește disc circumstanțial.
Pe măsură ce materialul din discul circumstanțial se învârte în jurul stelei care se rotește acum, acesta se aglomerează în planete individuale. Pe măsură ce planetele se formează în ele, lasă lacune în discul respectiv. Sau așa credem.
Una dintre cele mai observate stele tinere se numește HL Tauri. Se află în constelația Taur și se află la aproximativ 450 de ani lumină. Atacama Large Millimeter Array (ALMA) a capturat o imagine binecunoscută a lui HL Tauri în 2014. Această imagine este cea mai ascuțită imagine făcută vreodată de ALMA.
De atunci, astronomii au observat alte stele tinere și au descoperit, de asemenea, lacune în discurile lor. Rețineți că ALMA, așa cum ne spune numele, nu este un telescop luminos vizibil. Există atâtea gaze și praf în discurile circumstanțiale, încât lumina vizibilă este inutilă pentru studierea lor. ALMA observă lungimile de undă ale luminii între infraroșii și undele radio, astfel încât să poată vedea în discul învolburat de gaz și praf.
Un nou studiu a analizat 18 stele tinere și discurile lor și a găsit dovezi că 8 dintre aceste stele au ceea ce ei numesc „kink-uri de viteză” care pot semnala prezența planetelor tinere, care încă formează. Studiul este intitulat „Nouă deviații localizate de la rotația Kepleriană în discurile circulare DSHARP: dovezi cinemice pentru protoplanetele care decupează golurile”. Autorul principal al studiului este Christophe Pinte de la Universitatea Monash, Australia și Universitatea din Grenoble Alpi, Franța). Lucrarea este publicată în The Astrophysical Journal Letters.
Deși astronomii pot vedea lacunele discurilor circumstanțiale, nu pot vedea planetele. După ani de zile de încercare cu unele dintre cele mai bune telescoape din lume, astronomii au imaginat direct un singur exoplanet într-un decalaj în jurul unei stele. Deci, deși poate părea evident că planetele pentru bebeluși sunt responsabile și nu există niciun alt mod în care acestea ar putea să se formeze, este totuși o teorie nedovedită. Acest nou studiu ajută la faptul că cel puțin o parte din lacunele observate în discurile circumstanțiale sunt cauzate de planete.
Acest studiu a utilizat datele din substructurile de disc la proiectul DSHARP (High Angular Resolution). DSHARP folosește ALMA pentru a studia discurile circumstanțiale luminoase din apropiere (numite și discuri protoplanetare). Potrivit site-ului web, DSHARP este „proiectat pentru a evalua prevalența, formele, locațiile, dimensiunile și amplitudinile substructurilor la scară mică în distribuțiile materialului pe disc și modul în care acestea ar putea fi legate de procesul de formare a planetei.”
Există și alte explicații ale candidaților pentru golurile din discuri. Una este linii de zăpadă sau linii de îngheț. Într-un disc de resturi circumstanțiale, o linie de îngheț este distanța de stea unde este suficient de rece pentru ca volatilele să înghețe. Aceasta include nu numai gheața cu apă, ci și amoniacul, metanul, dioxidul de carbon și altele. Dincolo de linia de îngheț, aceste substanțe îngheață în boabe de gheață solide.
O altă explicație posibilă pentru aceste goluri este sinterizarea boabelor de praf. Asta în cazul în care praful se compactează într-o structură solidă prin căldură și presiune, dar fără topire. O echipă de oameni de știință a explorat această idee în această lucrare.
Alți candidați includ efecte magneto-hidrodinamice, fluxuri zonale și capcane de praf induse de la sine. După imaginea ALMA din 2014 a HL Tauri și inelele sale, cercetătorii au publicat o serie de lucrări care prezintă dovezi în favoarea tuturor acestor explicații posibile.
Dar niciuna dintre ele nu este la fel de interesantă ca explicația planetei copilului. Și de acum știm că majoritatea, dacă nu toate, stelele găzduiesc exoplanete, are sens.
ALMA nu face doar fotografii cu aceste stele tinere și discurile lor cu resturi. Își folosește puterea pentru a studia distribuția gazelor pe discuri. Imaginea de mai jos este din noul studiu. Compara distribuția gazului pe cinci discuri cu măsurători de viteză ale aceluiași disc.
În centrul acestui nou studiu se află ceea ce se numește „viteze de prindere”.
Discul circular de deșeuri din jurul HL Tauri și al altor stele tinere este format în mare parte din gaz și se rotește. Pe măsură ce se rotește, mișcarea sa este guvernată de viteza Kepleriană. Viteza kepleriană descrie modul în care un disc de material ar trebui să se miște atunci când este dominat de un corp masiv din centrul său. Dar, după cum arată imaginea de mai sus, există gazuri în gaz. Potrivit autorilor noii lucrări, aceste legături sunt dovezi ale planetelor tinere.
Din lucrare: „Planetele încorporate perturbă fluxul de gaz Keplerian în vecinătatea lor, lansând valuri în spirală prin rezonanțe Lindblad atât în interiorul cât și în afara orbitelor lor.”
Pentru cel puțin una dintre cele 20 de stele tinere, fluxul perturbat este o dovadă a giganților mari de gaz: „Măsurările exacte ale curbelor de rotație au relevat, de exemplu, gradienți de presiune radială și fluxuri verticale, probabil conduse de goluri sculptate în densitatea suprafeței gazului de către Jupiter. -master planete pe discul HD 163296. "
Studiul prezintă o mulțime de dovezi puternice în sprijinul protoplanetelor. Autorii recunosc însă că ar putea exista și alte cauze. Una dintre ele se află în datele în sine.
„Mai multe efecte de observație și mecanisme fizice pot produce funcții pe hărțile canalului care arată ca niște viteze de viteză”, spun autorii. „Cel mai evident este procesul de reconstrucție la un raport semnal-zgomot scăzut, care duce adesea la o emisie necompletată care ar putea fi confundată cu kink-urile. Nu putem exclude faptul că aceste artefacte sunt prezente în datele DSHARP ... ”
Dar au făcut măsuri pentru a elimina acele erori, iar în finalul lucrării lor fac mai multe declarații pe scurt:
- „Am găsit nouă tulburări de viteză localizate (specifice canalului), indicative ale mișcării non-kepleriene în observațiile DSHARP a 8 discuri protoplanetare, din cele 18 surse selectate.”
- „Prezența planetelor încorporate ar explica în mod natural atât inelele continuu, cât și abaterile vitezei gazului de la rotația Kepleriană.”
- „Dacă planetele sunt într-adevăr responsabile pentru aceste viteze temporare de blocaje, acestea ar trebui să aibă mase de ordinul masei Jupiter.”
- În mai multe cazuri, autorii nu au putut ajunge la concluzii definitive. „… Nedetecțiile de pe alte discuri sau alte lacune ale discurilor în care am detectat un bors nu implică neapărat absența planetelor de masă Jupiter.”
Deci avem acolo. Această lucrare amănunțită și interesantă avansează ideea că lacunele din discurile de resturi circumstanțiale sunt într-adevăr cauzate de planetele pentru copii.
Pe măsură ce puterea noastră de observare crește și pe măsură ce telescoape ca James Webb și altele devin operaționale, probele vor deveni mai concludente.
Dar în știință, nu știi până nu știi.
Mai Mult:
- Comunicat de presă: Imagine prezentată: dovezi pentru planetele din discuri?
- Lucrare de cercetare: Nouă abateri localizate de la rotația Kepleriană în discurile circumscrise DSHARP: dovezi cinemice pentru protoplanetele care decupă golurile
- Space Magazine: Uită-te la această varietate fascinantă de discuri care formează planeta în jurul altor stele
