"Ooompah, kangaspuut, roopity ruoste ... ALMA löytää komeettoja piilossa pölyssä." Viime vuosien useiden tutkimusten mukaan tähtitieteilijät ovat tietoisia siitä, että planeettoja näyttää olevan kaikkialla tähtiä. Nyt, yhden suloisen kaukoputken, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), ansiosta tiede on ottanut suuren askeleen eteenpäin ymmärtääkseen, kuinka protoplanetaarisen levyn pienikokoiset pölyjyvät voivat yhtenä päivänä kehittyä suuremmaksi.
Hieman alle 400 valovuoden päässä maasta on nuorekas aurinkokunta, joka on luetteloitu nimellä Oph IRS 48. Sen ulkokehään otetuissa kuvissa tähtitieteilijät ovat poimineet elintärkeän vihjeen pyörteissä pölymassoissa - puolikuun muotoisella alueella, jota kutsutaan nimellä “ pölyloukku ”. Tutkijoiden mielestä tämä alue voi olla suojaava kookoni, jonka avulla kiviset muodostumat voivat muotoutua. Miksi tällainen alue on tärkeä? Se on smash-tekijä. Kun tähtitieteilijät yrittävät mallintaa pölyä kivisiksi muodostelmiksi, he ovat löytäneet hiukkaset tuhoavan itseensä ... joko kolaamalla toisiinsa tai vetämällä keskitähtiin. Jotta he voivat siirtyä tietyn koon ohi, heillä on yksinkertaisesti oltava suoja-alue, jotta he voivat kasvaa.
"Pitkässä tapahtumaketjussa on suuri este, joka johtaa pienistä pölyjyvistä planeetan kokoisiksi esineiksi", kertoi Til Birnstiel, tutkija Harvardin Smithsonian astrofysiikan keskuksessa Cambridgessa, Massachusetts. Science-lehdessä julkaistu paperi. ”Maapallon muodostumisen tietokonemalleissa pölyjyvien tulee kasvaa submikronista kokoisiksi esineiksi, jotka ovat jopa kymmenkertaiset maan massaan muutamassa miljoonassa vuodessa. Mutta kun hiukkaset kasvavat tarpeeksi suuriksi, ne alkavat nousta nopeudeltaan ja joko törmäävät, lähettämällä ne takaisin neliön muotoon tai ajautuvat hitaasti sisäänpäin, estäen kasvun jatkumisen. "
Joten missä vastasyntynyt planeetta, komeetta tai asteroidi voi piiloutua? Nienke van der Marel, tohtoriopiskelija Leidenin observatoriossa Alankomaissa ja artikkelin pääkirjailija, käytti ALMA: ta yhdessä työtovereidensa kanssa tarkastellaksesi tarkkaan Oph IRS 48: ta ja löysi kaasun toruksen keskusyksiköllä reikä. Tämä pölyhiukkasten puuttuminen oli hyvin erilainen kuin aiemmat tulokset, jotka saatiin ESOn erittäin suurella kaukoputkella.
"Aluksi kuvan pölyn muoto tuli meille täydellisenä yllätyksenä", van der Marel sanoo. ”Odottamme näkevän renkaan sijasta löysimme erittäin selkeän cashew-mutterin muodon! Meidän piti vakuuttaa itsemme, että tämä ominaisuus oli todellinen, mutta ALMA-havaintojen voimakas signaali ja terävyys eivät jättäneet epäilystäkään rakenteesta. Sitten tajusimme, mitä olimme löytäneet. ”
Yllätys? Panostat. Ryhmä paljasti alueen, jolla suuret pölyjyvät pysyivät vankeudessa ja voivat jatkaa massan kasvattamista, kun yhä useammat jyvät törmäsivät yhteen ja sulautuivat yhteen. Tässä oli ”pölyloukku”, jonka teoreetikot ennustivat.
Ladataan pelaajaa ...
Joten mikä tekee siitä? Pölyjyvien pitämiseksi yhdessä ja muodostuminen vaatii pyörreä - korkean paineen alueen niiden suojaamiseksi. Tämän pyörteen muodostamiseksi täytyy olla läsnä suuri esine, joko seuratähti tai kaasu-jättiläinen. Kuten vene, joka rakoilee levällä täytettyjen vesien läpi, planeettalevyn toissijainen esine puhdistaisi polun sen seurauksena tuottaen kriittisiä pyörrejä ja pyörteitä, joita tarvitaan pölyloukun muokkaamiseen. Vaikka Oph IRS 48: n aikaisemmat tutkimukset paljastivat jäykän hiilimonoksidikaasun renkaan yhdessä pölyn kanssa, ei havaittu ”ansaa”. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että havainto olisi negatiivinen. Tähtitieteilijät löysivät myös aukon aurinkokunnan sisä- ja ulkoosien välillä - vihje tarvittavan suuren ruumiin läsnäololle.
Olosuhteet olivat oikeat mahdolliselle pölyloukulle. Kirjoita ALMA. Nyt tutkijat pystyivät näkemään sekä kaasun että suuremmat pölyjyvät samanaikaisesti. Nämä uudet havainnot johtivat löytöhön, jota mikään muu kaukoputki ei ollut vielä paljastanut… kaltevan kohouman levyn ulkoosassa.
Kuten van der Marel selittää: ”On todennäköistä, että tarkastelemme eräänlaista komeettatehdasta, koska olosuhteet ovat oikeat, jotta hiukkaset kasvavat millimetristä komeetan kokoon. Pöly ei todennäköisesti muodosta täysikokoisia planeettoja tällä etäisyydellä tähtiä. Mutta lähitulevaisuudessa ALMA pystyy tarkkailemaan pölyloukkuja lähemmäksi vanhempaa tähteä, missä samat mekanismit ovat toiminnassa. Tällaiset pölyloukut olisivat todella vastasyntyneiden planeettojen kehtoja. "
Suurempien hiukkasten siirtyessä korkeamman paineen alueille pölyloukku muuttuu. Tulosten validoimiseksi tutkijat käyttivät tietokonemallinnusta osoittaakseen, että kaasun liikkeestä aukoreunoilla saattaa syntyä korkeapainealue. Se vastaa Oph IRS 48 -levyn havaintoa.
"Mallinnustyön ja ALMA: n laadukkaiden havaintojen yhdistelmä tekee tästä ainutlaatuisen projektin", sanoo Cornelis Dullemond Heidelbergin teoreettisen astrofysiikan instituutista, Saksa, joka on pölyn muodostumisen ja levyn mallinnuksen asiantuntija ja ryhmän jäsen. . "Aikana, jolloin nämä havainnot saatiin, työskentelimme malleilla, jotka ennustivat täsmälleen tällaisia rakenteita: erittäin onnekas sattuma."
"Tämä rakenne, jonka näemme ALMA: n kanssa, voitaisiin pienentää edustamaan sitä, mitä voi tapahtua sisäisessä aurinkokunnassa, missä muodostuu enemmän maapallon kaltaisia kallioisia planeettoja", Birnstiel sanoi. "Näiden havaintojen tapauksessa saatamme kuitenkin nähdä jotain vastaavaa auringon Kuiper-vyön tai Oort-pilven muodostumiselle, aurinkokunnan alueelle, josta komeetojen uskotaan olevan peräisin."
Kuten tuo lapsuuden unelmatehdas, myös ALMA on edelleen rakenteilla. Nämä ainutlaatuiset havainnot tehtiin ALMA Band 9 -vastaanottimilla - Euroopassa tehdyllä instrumentoinnilla, joka antaa ALMA: lle mahdollisuuden toimittaa toistaiseksi terävimmät ja yksityiskohtaisimmat kuvat.
"Nämä havainnot osoittavat, että ALMA kykenee tuottamaan muutostieteitä jopa alle puolella koko ryhmästä käytössä", sanoo Ewine van Dishoeck Leidenin observatoriosta, joka on ollut merkittävä avustaja ALMA-projektissa yli 20 vuotta. . "Uskomaton hyppy sekä herkkyydessä että kuvan terävyydessä kaistalla 9 antaa meille mahdollisuuden tutkia planeetan muodostumisen perusasioita tavalla, joka ei yksinkertaisesti ollut mahdollista ennen."
Alkuperäinen tarinan lähde: ESO-lehdistötiedote. Lisälukemista: NRAO-lehdistötiedote.
