Teorija par to, kā veidojas planētas, zinātniekiem ir bijusi kaut kas paliekošs noslēpums. Kaut arī astronomi diezgan labi izprot, no kurienes nāk planētu sistēmas - ti, putekļu un gāzes protoplanetārie diski ap jaunajām zvaigznēm (aka. “Nebular Theory”) -, pilnīga izpratne par to, kā šie diski galu galā kļūst par objektiem, kas ir pietiekami lieli, lai sabrūk zem viņu pašu smagums joprojām nav sasniedzams.
Bet, pateicoties pētnieku grupas no Francijas, Austrālijas un Apvienotās Karalistes jaunam pētījumam, šķiet, ka beidzot ir atrasts pazudušais mīkla. Izmantojot virkni simulāciju, šie pētnieki ir parādījuši, kā “putekļu slazdi” - t.i., reģioni, kur oļu lieluma fragmenti varētu savākt un salipt kopā - ir pietiekami izplatīti, lai varētu veidoties plaknes simboli.
Viņu pētījums ar nosaukumu “Pašizraisīti putekļu slazdi: planētas veidošanās barjeru pārvarēšana” nesen parādījās Karaliskās astronomiskās biedrības ikmēneša paziņojumi.Žana Fransuā Gonzalesa vadībā no Lionas Astrofizikas pētījumu centra (CRAL) Francijā - komanda pārbaudīja satraucošo planētu veidošanās vidusposmu, kas satraucis zinātniekus.
Vēl nesen process, kurā putekļu un gāzes protoplanetārie diski apvienojas, lai veidotu mazuļa lieluma objektus, un process, kurā plaknes simboli (objekti, kuru diametrs ir simts vai vairāk) veido planētu serdeņus, bija labi saprotami. Bet process, kas savieno šos divus - kur oļi sakrīt, veidojot plaknes simbolu - joprojām nav zināms.
Daļa no problēmas ir bijusi fakts, ka Saules sistēma, kas gadsimtiem ilgi bija mūsu vienīgais atskaites ietvars, izveidojās pirms miljardiem gadu. Bet, pateicoties nesenajiem atklājumiem (3453 apstiprinātas eksoplanētas un to skaitīšana), astronomiem ir bijis daudz iespēju izpētīt citas sistēmas, kas atrodas dažādos veidošanās posmos. Kā Dr Gonzalez paskaidroja Karaliskās astronomiskās biedrības paziņojumā presei:
“Līdz šim mēs esam cīnījušies, lai izskaidrotu, kā oļi var sanākt, veidojot planētas, un tomēr mēs tagad esam atklājuši milzīgu planētu skaitu orbītā ap citām zvaigznēm. Tas lika mums domāt, kā atrisināt šo noslēpumu. ”
Agrāk astronomi uzskatīja, ka “putekļu slazdi”, kas ir neatņemami planētas veidošanā, varētu pastāvēt tikai noteiktā vidē. Šajos augsta spiediena reģionos lielie putekļu graudi tiek palēnināti līdz vietai, kur tie var sanākt. Šie reģioni ir ārkārtīgi svarīgi, jo tie neitralizē divus galvenos šķēršļus planētu veidošanai, kas ir vilkmes un ātrgaitas sadursmes.
Vilkšanu izraisa gāzes ietekme uz putekļu graudiem, kas liek tiem palēnināties un galu galā novirzīties uz centrālo zvaigzni (kur tie tiek patērēti). Runājot par ātrgaitas sadursmēm, tas izraisa lielos oļus sadurties viens otram un salūzt, tādējādi mainot agregācijas procesu. Tādēļ putekļu slazdi ir nepieciešami, lai nodrošinātu, ka putekļu graudi tiek palēnināti tieši tiktāl, lai tie, sabrūkot, neiznīcinātu viens otru.
Lai redzētu, cik bieži sastopami šie putekļu slazdi, doktors Gonzalezs un viņa kolēģi veica virkni datoru simulāciju, kurās tika ņemts vērā tas, kā protoplanetārā diska putekļi varēja ietekmēt gāzes komponentu - procesu, kas pazīstams kā “aerodinamiskā vilkšanas atpakaļreakcija”. ”. Kamēr gāzei parasti ir aizturoša ietekme uz putekļu daļiņām, īpaši putekļainos gredzenos, var būt pilnīgi pretēji.
Šo efektu astronomi līdz nesenam laikam ir lielā mērā ignorējuši, jo tas parasti ir diezgan niecīgs. Bet kā komanda atzīmēja, tas ir svarīgs faktors protoplanetārajos diskos, kas ir pazīstami ar neticami putekļaino vidi. Šajā scenārijā atpakaļreakcijas rezultāts ir palēnināt uz iekšu virzošos putekļu graudus un virzīt gāzi uz āru, kur tie veido augsta spiediena reģionus - t.i., “putekļu slazdus”.
Kad šie efekti tika ņemti vērā, to simulācijas parādīja, kā planētas veidojas trīs pamatposmos. Pirmajā posmā putekļu graudi kļūst lielāki un virzās uz iekšu virzienā uz centrālo zvaigzni. Otrajā vietā tagad uzkrājas un palēninās oļu lielāki lielāki graudi. Trešajā un pēdējā posmā gāze tiek izstumta atpakaļ ar pretreakcijas palīdzību, veidojot putekļu slazdu reģionus, kur tā uzkrājas.
Pēc tam šie slazdi ļauj oļiem sakopot, veidojot planētas izmērus un galu galā planētas lieluma pasaules. Izmantojot šo modeli, astronomiem tagad ir skaidrs priekšstats par to, kā planētu veidošanās notiek no putekļainajiem diskiem līdz planētas simuliem. Papildus galvenā jautājuma risināšanai par Saules sistēmas izveidi šāda veida pētījumi var izrādīties svarīgi eksoplanētu izpētē.
Uz zemes un kosmosā esošās observatorijas jau ir pamanījušas tumšu un gaišu gredzenu klātbūtni, kas veidojas protoplanetārajos diskos ap tālām zvaigznēm - kas, domājams, ir putekļu slazdi. Šīs sistēmas varētu dot astronomiem iespēju pārbaudīt šo jauno modeli, jo viņi vēro, kā planētas lēnām nāk kopā. Gonzalez norādīja:
“Mēs ar prieku atklājām, ka ar pareizajām sastāvdaļām vietā putekļu slazdi var veidoties spontāni, visdažādākajās vidēs. Tas ir vienkāršs un spēcīgs risinājums ilgstošai planētas veidošanās problēmai. ”
