Uusilla instrumenteilla tähtitieteilijät täyttävät kaikki kappaleet, jotka auttavat selittämään, kuinka planeetat muodostuvat pidennetyistä kaasu- ja pölylevyistä vastasyntyneiden tähtien ympärillä. Mutta tähtitieteilijät ovat löytäneet yhden proto-planetaarisen levyn, joka kieltäytyy kasvamasta. Se on 25 miljoonaa vuotta vanha, eikä se ole vieläkään siirtynyt muodostamaan planeettoja. Lee Hartmann on Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskuksen kanssa ja johtava kirjoittaja löytöstä ilmoittavalla paperilla.
Kuuntele haastattelua: Planeettalevy, joka kieltäytyy kasvamasta (6 Mt)
Tai tilaa Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Olet löytänyt vanhimman planeettalevyn. Voitko antaa käsityksen siitä, kuinka epätavallinen tämä on?
Lee Hartmann: Kyse on vanhimmasta planeetta- tai protoplanetaarisesta levystä. Vanhin, jonka olemme aiemmin löytäneet, oli jotain 10 miljoonan vuoden ikäistä, joten tämä on noin 2–2,5 kertaa vanha kuin mikä tahansa aiemmin löydetty.
Fraser: Oliko tuo suuri yllätys löytää jotain niin vanhaa?
Hartmann: Joo, näyttää siltä, että puolella tai useammalla tähdellä on jonkinlainen laajennettu pölylevy jollain, joka tekisi planeettoja. Noin miljoonan vuoden ikäisenä. Ja sitten noin 10 miljoonalla vuodella olet tyytyväinen 10%: iin kaikista tähtiistä tai ehkä jopa vähemmän. Joten löytää tämä asia kahden vuoden ikäisenä oli todella hienoa. Ajattelimme, että 20 miljoonan vuoden kuluttua olisimme todella olleet nollaan kaikille, joiden ympärillä oli vielä pölyä, joka oli hyvin kuin planeettalevy.
Fraser: Mikä voisi pitää levyn vakaana niin kauan?
Hartmann: Ei ole oikein selvää. Keskusjärjestelmä on tässä tapauksessa oikeastaan läheinen binaaritähti ja niin on mahdollista - toisin kuin yksi aurinkokuntamme tähti -, on olemassa kaksi, melkein yhtä suurta massatähteä, jotka kiertävät hyvin lähellä kiertorataa ja vaikka jotain jonkin verran kooltaan elohopean kiertoradan ja Venuksen kiertoradan välillä; jotain sen kokoista. Se voi olla eräänlainen kuohuttava asia, koska jokaisella tähdillä on oma painovoimansa, ja kun ne liikkuvat, ne voivat pyöriä levyä ja sekoittaa hiukkasia. Se mitä mielestämme tapahtuu planeetoiden tekemisessä on se, että pöly, pienet pölykukit, eräänlainen sauva sähköstaattisesti pieniksi pieniksi kerroiksi ja sitten se kasvaa isommaksi. Ja se tekee kiviä, ja sitten se tekee asioita, jotka ovat enemmän kuin asteroideja, ja lopulta planeettoja. Ja planeetanmuodostusvaihe on se, mikä todella puhdistaa kaiken tämän pölyn. Ja niin, että prosessin ajatellaan olevan erittäin herkkä ja asiat tyydyttäytyvät tuhansien tai miljoonien vuosien ajan. On mahdollista, että jos jauhaat sitä hiukan pitäen hiukkaset suspendoituneina, ne eivät todellakaan tartu yhteen niin hyvin eivätkä käy läpi muuta planeetan muodostumisprosessia kuin useimmat muut tähdet.
Fraser: Kuinka yleistä jotain tällaista olisi? Koska tämä on vanhin löydetty, luuletko, että lähellä on muitakin vai onko tämä vain totaalinen fluke?
Hartmann: On vaikea kuvitella, että galaksissa on vain yksi näistä asioista, puhumattakaan koko maailmankaikkeudesta. Mutta tämän täytyy olla hyvin harvinainen tapaus niin pitkälle kuin voimme kertoa. Voimme nähdä suuria tähtiklustereita, jotka ovat 30 miljoonaa vuotta vanhoja, 50 miljoonaa vuotta vanhoja 100 miljoonaa vuotta vanhoja, ja he eivät ole löytäneet mitään tällaista useista satoista tai jopa tuhansista tähdeistä yhteensä. Se on luultavasti yksi tuhannesta, tai jotain sellaista. Se on eräänlainen arvaus, mutta se on vaikea tietää. Emme ole tarkastelleet tarpeeksi huolellisesti näitä asioita. Me olemme pystyneet siihen vasta viime aikoina. Spitzer-avaruuskaukoputkella on vain paljon enemmän herkkyyttä kuin missään muussa, jonka pystyimme tekemään ennen. Se on vain tehnyt satoja tuhansia kertoja kyvystämme havaita heikkoja lähteitä, kuten tämä on. Olemme juuri tekemässä ensimmäisiä vauvan vaiheita tutkia, mitä siellä ja omalla naapurustollamme on. Spitzer-kaukoputken avulla he alkavat katsoa joitain näistä muista klustereista. He vahvistavat, että tämän järjestelmän kaksinkertainen ikä, alle yksi tuhannesta, on sellainen. Se on todella melko ainutlaatuinen järjestelmä. Meidän on pitänyt tarttua siihen tietyissä erityistilanteissa.
Fraser: Luuletko, että se voisi jatkua miljoonia ja miljoonia vuosia enemmän. Onko tämä vielä varhainen aika?
Hartmann: Tätä me emme ymmärrä kovin hyvin. Ja yksi syy tutkia tällaisia järjestelmiä on, että tarvitsemme todella paljon apua ymmärtämään tämän fysiikkaa. Fysiikka siitä, miten planeetat muodostuvat pohjimmiltaan pölykaneista, aluksi. Se on vain niin monimutkainen prosessi, ja on olemassa kaikenlaisia asioita, joita emme ymmärrä aivan oikein, että meillä on todellakin oltava enemmän selvityksiä näistä asioista. En oikein tiedä mitä tämän järjestelmän kanssa tapahtuu. Oma mielipiteeni on, että todennäköisesti ei tule mennä ja koaguloitua planeetoiksi, ellei se ole jo tehnyt sitä. Teorian mukaan on olemassa sellainen kynnys, joka sinun on täytettävä. Sinulla on oltava juuri tarpeeksi tavaraa, jotta se tapahtuu, jotta todella päästä yli kypärän tehdä suurempia kappaleita, jotka voivat sitten pyyhkiä kaikki pienemmät pölyt ja tyhjentää levyn. Jos et koskaan pääse kyseiselle kynnykselle, et ehkä koskaan tee mitään planeettoja. Luulen, että se saattaa vain peteröidä, ja osa pölyjyvistä joko puhalletaan ulos tai kääntyy hitaasti tähtiin ja se on sen loppu, mutta emme oikeasti ymmärrä.
Fraser: Onko planeetanmuodostuslevyjä nähty aiemmin binaaristen järjestelmien ympärillä?
Hartmann: Kyllä, jos voin vain sanoa, että oletamme näiden levyjen tekevän planeettoja. Meillä ei ole oikeastaan ollut täydellistä tupakointipistoolia sanoa, että nämä pölyiset levyt todella tekevät planeetoista. Mielestäni se on erittäin vahva todennäköisyys, koska näemme kaiken tämän hajaantuneen pölyn hyvin nuorten tähtien ympärillä ja sitten se on kaikki mennyt. Tiedämme, että meidän täytyy hyytyä kaikki pölyt ja saada pienet tavarat ja laittaa ne isoihin asioihin planeettojen valmistamiseksi. Joten se on oletus, jonka teemme, mutta halusin vain sanoa, että emme ole oikeastaan kytkeneet pisteitä tässä asiassa.
Fraser: Eikä, niin onko levyjä nähty tällaisten binaarijärjestelmien ympärillä?
Hartmann: Kyllä, heillä on. Tämä ongelma on, että periaatteessa levyllä ei voi olla samankokoisella kiertoradalla kuin binaarikiertoradalla. Toinen tähti vain nielee kaiken pölyn tai haihduttaa sen tai puhaltaa sen pois. Toisaalta, jos sinulla on erittäin leveä binaari, jos sinulla on jotain, jossa toinen tähti on hyvin kaukana, sinulla voi olla levy, joka on hyvin binaarin sisällä, ja se ei tiedä, että ympärillä on toinen tähti. Me kiertämme auringon ympäri, ja Jupiter on siellä useiden tähtitieteellisten yksiköiden kohdalla, ja se tekee vain pieniä häiriöitä maan kiertoradalla. Samoin sinulla voisi olla järjestelmä, jossa kaksi tähteä ovat suhteellisen lähellä toisiaan ja levy on selvästi syrjäisen alueen ulkopuolella. Ja niin, levylle näyttää melkein siltä, että siellä olisi yksi tähti. Se ei ole aivan niin, koska kaksi tähteä kiertävät ympäri, joten painovoima kiristää sitä hiukan. Mutta se ei ole niin kaukana, että sinulla on vain yksi esine. Joten niin kauan kuin levy on joko paljon suurempi kuin binäärinen tai pienempi kuin binäärinen, olet kunnossa. Jos levy on kuitenkin paljon suurempi kuin binaari, se voi olla niin haavoittuva ja levittää niin, että se ei koskaan hyyty kovinkaan tehokkaasti planeetoihin. Se on jotain, jonka voisimme tavallaan ennustaa, mutta se ei ole asia, jota voimme vielä havainnollisesti osoittaa.
Fraser: Onko sinulla joitain seuraavia havaintoihin tätä varten?
Hartmann: Mielestäni haluamme kokeilla ja saada on saada pidempiä aallonpituushavaintoja nähdäksesi missä levy loppuu, koska tässä havaintojoukossa sanotaan periaatteessa, että levy on, mutta emme tiedä miten iso se on. Kysymys on, onko järjestelmän ulkopuolella jotain, joka saattaa häiritä myös levyä. Se voi olla jopa kolminkertainen järjestelmä kaikille, joita tiedämme, ja paljon laajemmalla seuralaisella, joka on pieni massa ja jota emme ole nähneet. Ja se voisi todellakin olla sen köyttäminen ja estää levyä antamasta planeetoilta hyytyä ainakin. Ja sitten toinen asia, jota yritämme tehdä, on, että yritämme tunnistaa muut tämänkaltaiset järjestelmät, jotka ovat myös 20 miljoonaa vuotta vanhoja, 30 miljoonaa vuotta vanhoja. Jos löydämme lisää näistä asioista, vain nähdäksemme, kuinka yleisiä ne ovat ja ovatko ne kaikki binaareja, tai mikä on niistä erityistä, jonka avulla ne voivat kestää niin kauan. Pohjimmiltaan me yritämme nähdä prosessin, jolla levy muuttuu planeeteiksi, mutta tietysti se vie miljoonia vuosia, joten et voi seurata sitä läpi - ainakaan en voi seurata sitä. Se on kuin tilannekuvan ottaminen väestöstä. Sinulla on vanhoja ihmisiä ja nuoria ja vauvoja ja niin edelleen. Yrität päätellä, kuinka evoluutio kulkee eri kappaleiden kokoamisesta. Ja sitten jotkut ihmiset ovat suurenmoisia tai paremmin ravitsevia, ja heillä on erilainen kulttuuri tai mikä tahansa, ja yrität nähdä, miten erilaiset vaikutukset väestöön vaikuttavat siitä hetkestä. Yrittää löytää muita tämän tyyppisiä järjestelmiä on tapa tehdä kokeilu nähdäksesi, mitä tapahtuu, jos sinulla on paljon leveämpi binaari, tai mitä tapahtuu, jos kyseessä on erilainen joukotähti keskellä. Emme voi oikeasti tehdä kokeilua, mutta jos löydämme tarpeeksi erilaisia esineitä kuten tämä, niin luonto on tehnyt kokeilun eri paikoissa, ja meidän on vain mentävä ulos katsomaan sitä.
Tämä löytö ilmoitettiin alun perin Space Magazine -lehdessä 19. heinäkuuta 2005.
