Teoria siitä, kuinka planeettojen muoto muodostuu, on ollut tutkijoille pysyvä mysteeri. Vaikka tähtitieteilijöillä on melko hyvä käsitys siitä, mistä planeettajärjestelmät tulevat - ts. Protoplaneettiset pöly- ja kaasulevyt uusien tähtien ympärillä (alias. ”Nebular Theory”) -, täydellinen käsitys siitä, kuinka nämä levyt lopulta muuttuvat tarpeeksi suuriksi esineiksi, jotta ne voivat romahtaa omansa alla painovoima on pysynyt vaikeana.
Mutta Ranskan, Australian ja Ison-Britannian tutkijaryhmän tekemän uuden tutkimuksen ansiosta näyttää siltä, että palapelin puuttuva kappale on vihdoin löydetty. Nämä tutkijat ovat käyttäneet sarjaa simulaatioita, kuinka ”pölyloukut” - ts. Alueet, joissa kivikokoiset fragmentit voisivat kerätä ja tarttua yhteen - ovat riittävän yleisiä, jotta voidaan muodostaa tasokuvia.
Heidän tutkimuksensa, jonka otsikko on ”Itsensä aiheuttamat pölyloukut: planeetan muodostumisen esteiden ylittäminen”, ilmestyi äskettäin Kuukausittaiset ilmoitukset Royal Astronomical Society -tapahtumasta.Tohtori Jean-Francois Gonzalez - Lyonin astrofysiikan tutkimuskeskuksesta (CRAL) Ranskassa - ryhmä tutki planeettojen muodostumisen hankalia keskivaiheita, jotka ovat vaivanneet tutkijoita.
Viime aikoihin saakka prosessi, jolla pölyn ja kaasun protoplanetaariset levyt aggregoituvat rypäleenkokoisiksi esineiksi, ja prosessi, jolla planeesimäärät (halkaisijaltaan sata metriä tai enemmän kohteita) muodostavat planeetanytimiä, on ymmärretty hyvin. Mutta prosessi, joka siltaa nämä kaksi - missä kivi kokoontuu muodostaen tasosuunnitelmia - on edelleen tuntematon.
Osa ongelmasta on ollut se, että aurinkokunta, joka on ollut ainoa viitekehyksemme vuosisatojen ajan, muodosti miljardeja vuosia sitten. Mutta viimeaikaisten löytöjen (3453 vahvistettua eksoplaneettaa ja laskentaa) ansiosta tähtitieteilijöillä on ollut paljon mahdollisuuksia tutkia muita järjestelmiä, jotka ovat muodostumisen eri vaiheissa. Kuten tohtori Gonzalez selitti Royal Astronomical Society -lehdistötiedotteessa:
”Tähän saakka olemme kamppailleet selittääksesi kuinka kiviä voi tulla yhteen muodostamaan planeettoja, mutta olemme kuitenkin löytäneet valtavan määrän planeettoja kiertoradalla muiden tähtijen ympärillä. Se sai meidät ajattelemaan, kuinka ratkaista tämä mysteeri. ”
Aikaisemmin tähtitieteilijät uskoivat, että "pölyloukut" - jotka ovat olennaisia planeetan muodostumiselle - voivat olla olemassa vain tietyissä ympäristöissä. Näillä korkeapainealueilla suuret pölyjyvät hidastuvat pisteeseen, jossa ne kykenevät tulemaan yhteen. Nämä alueet ovat erittäin tärkeitä, koska ne ovat vastapäätä planeetan muodostumisen kahta pääestettä, jotka ovat veto- ja suurten nopeuksien törmäykset.
Vetäytyminen johtuu kaasun vaikutuksesta pölyjyviin, mikä aiheuttaa niiden hidastumisen ja lopulta ajautumisen keskitähtiin (missä ne kulutetaan). Nopeiden törmäysten takia tämä aiheuttaa suurten kivien murskaamisen toisiinsa ja hajoamisen kääntäen täten aggregaatioprosessin. Pölyloukut ovat siksi tarpeen sen varmistamiseksi, että pölyjyviä hidastaa vain tarpeeksi, jotta ne eivät tuhoa toisiaan törmäyssään.
Tohtorin Gonzalez ja hänen kollegansa suorittivat joukon tietokonesimulaatioita saadakseen selville kuinka yleisiä nämä pölyloukut olivat, ja otti huomioon, kuinka protoplanetaarisen levyn pöly saattoi vaikuttaa kaasukomponenttiin - prosessi, joka tunnetaan nimellä “aerodynaaminen vedon vastareaktio”. ”. Vaikka kaasulla on tyypillisesti pysäyttävä vaikutus pölyhiukkasiin, erityisesti pölyisissä renkaissa, päinvastoin voi olla.
Tähtitieteilijät ovat huomiotta jättäneet tämän vaikutuksen viime aikoihin saakka, koska sen vaikutus on yleensä melko vähäinen. Mutta kuten ryhmä totesi, se on tärkeä tekijä protoplanetaarisissa levyissä, joiden tiedetään olevan uskomattoman pölyisissä ympäristöissä. Tässä skenaariossa vastareaktion vaikutus on hidastaa sisäänpäin liikkuvia pölyjyviä ja työntää kaasua ulospäin, missä se muodostaa korkeapainealueet - ts. ”Pölyloukut”.
Kun he ottivat huomioon nämä vaikutukset, niiden simulaatiot osoittivat, kuinka planeetat muodostuvat kolmessa perusvaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa pölyjyvät kasvavat kooltaan ja liikkuvat sisäänpäin kohti keskitähtiä. Toisessa nyt kivikokoiset suuret jyvät kerääntyvät ja hidastuvat. Kolmannessa ja viimeisessä vaiheessa kaasu työnnetään ulospäin vastareaktion avulla, jolloin syntyy pölyloukun alueita, joihin se kertyy.
Nämä ansojen ansiosta kivit voivat aggregoitua muodostaen tasonsimleja ja lopulta planeetan kokoisia maailmoja. Tämän mallin avulla tähtitieteilijöillä on nyt vankka käsitys siitä, kuinka planeettojen muodostuminen etenee pölyisistä levyistä planeetta-näytteisiin, jotka tulevat yhteen. Sen lisäksi, että ratkaistaan avainkysymys, kuinka aurinkokunta tuli, tämäntyyppinen tutkimus voi osoittautua elintärkeäksi eksoplaneettojen tutkimisessa.
Maassa sijaitsevat ja avaruudessa sijaitsevat observatoriat ovat jo havainneet tummien ja kirkkaiden renkaiden esiintymisen, jotka muodostuvat protoplanetaarisissa levyissä kaukaisten tähtien ympärillä - joiden uskotaan olevan pölyloukkuja. Nämä järjestelmät voisivat antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden testata tätä uutta mallia, kun he katsovat planeettojen hitaasti tulevan yhteen. Gonzalez ilmoitti:
”Olimme innoissamme siitä, että oikeiden aineosien ollessa paikoillaan pölyloukut voivat muodostua spontaanisti, monissa ympäristöissä. Tämä on yksinkertainen ja vankka ratkaisu pitkäaikaiseen ongelmaan planeetan muodostumisessa. ”
