Ar jauniem instrumentiem astronomi aizpilda visus gabalus, kas palīdz izskaidrot, kā planētas veidojas no pagarinātiem gāzes un putekļu diskiem ap jaundzimušajām zvaigznēm. Bet astronomi ir atraduši vienu proto planētu disku, kas atsakās izaugt. Tas ir 25 miljoni gadu vecs, un tas joprojām nav veicis pāreju uz planētu veidošanu. Lī Hartmans ir kopā ar Hārvarda-Smitsona astrofizikas centru un galvenais autors uz papīra, kas paziņo par atradumu.
Klausieties interviju: Planetārais disks, kas atsakās izaugt (6 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: jūs esat atradis vecāko planētas disku. Vai jūs varat man saprast, cik tas ir neparasti?
Lī Hartmans: Šis ir apmēram vecākais planētu vai protoplanētu disks. Vecākais, ko mēs agrāk esam atraduši, bija kaut kas līdzīgs 10 miljoniem gadu, tāpēc tas ir apmēram 2–2,5 reizes vecāks nekā jebkas cits, ko mēs agrāk esam atraduši.
Freizers: Vai tas bija liels pārsteigums atrast kaut ko tik senu?
Hartmans: Jā, šķiet, ka pusei vai vairāk zvaigznēm ir kaut kāds pagarināts putekļains disks ar kaut ko tādu, kas veidotu planētas. Aptuveni miljona gadu vecumā. Un tad apmēram pēc 10 miljoniem gadu jums patīk, ka patīk 10% no visām zvaigznēm vai varbūt pat mazāk. Tātad atrast šo lietu divgadīgā vecumā bija tiešām diezgan izcili. Mēs domājām, ka līdz 20 miljoniem gadu mēs patiešām būsim līdz nullei visam, kam vēl apkārt bija putekļi, kas ļoti līdzinājās planētas diskam.
Freizers: Kas tik ilgi varētu saglabāt diska stabilitāti?
Hartmans: Tas nav īsti skaidrs. Centrālā sistēma šajā gadījumā faktiski ir tuvu binārā zvaigzne, un tāpēc tas ir iespējams - atšķirībā no vienas zvaigznes mūsu Saules sistēmā - ir divas, gandrīz vienādas masas zvaigznes, kas riņķo apkārt ļoti tuvu orbītā un kaut arī kaut kur kaut kur ir, starp Merkura orbītu un Venēras orbītu; kaut kas tāds izmērs. Tas varētu būt sava veida kuļot, jo katrai zvaigznei ir savs smagums, un, pārvietojoties apkārt, tā var sakalst disku un satraukt daļiņas. Tas, kas, mūsuprāt, notiek, veidojot planētas, ir tas, ka putekļi, mazie putekļu zaķi, veida nūju elektrostatiski mazos mazos gabaliņos, un tad tie kļūst arvien lielāki. Un tas veido klintis, un tad tas veido lietas, kas vairāk līdzinās asteroīdiem, un, visbeidzot, planētas. Un planētu veidošanās posms patiesībā notīra visus šos putekļus. Un tāpēc tiek uzskatīts, ka šis process ir ļoti delikāts, un lietas var nokārtot laikā no tūkstošiem līdz miljoniem gadu. Iespējams, ka, ja jūs to mazliet uzkarsējat, turot daļiņu suspendētu, tad tās nav tik labi salipušas kopā un neiziet visu pārējo planētu veidošanās procesu, kā to dara lielākā daļa citu zvaigžņu.
Freizers: Cik bieži kaut kas tāds būtu? Tā kā šis ir vecākais, kāds tika atrasts, vai jūs domājat, ka tuvumā ir arī citi, vai arī tas ir tikai totāls pūķis?
Hartmans: Grūti iedomāties, ka galaktikā ir tikai viena no šīm lietām, nemaz nerunājot par visu Visumu. Bet, cik mēs varam pateikt, tam ir jābūt ļoti retam gadījumam. Mēs varam redzēt lielus zvaigžņu kopus, kas ir 30 miljoni gadu, 50 miljoni gadu un 100 miljoni gadu veci, un viņi vairākos simtos vai pat tūkstošos zvaigžņu neko tādu nav atraduši. Iespējams, ka tas ir 1 no 1000, vai kaut kas tamlīdzīgs. Tas ir tāds, ko es domāju, bet to ir grūti zināt. Mēs neesam pietiekami uzmanīgi apskatījuši šīs lietas. Mēs to varējām izdarīt pavisam nesen. Špicera kosmiskajam teleskopam ir tikai tik daudz lielāka jutība nekā jebkam citam, ko mēs agrāk varējām izdarīt. Tas ir tikai simtiem tūkstošu reižu palielināts, ka mūsu spēja atklāt vājus avotus, kā tas ir, ir. Mēs tikko speram pirmos mazuļa soļus, lai izpētītu, kas tur atrodas un mūsu pašu apkārtnē. Izmantojot Spicera teleskopu, viņi sāk aplūkot dažus no šiem citiem klasteriem, viņi apstiprina, ka divreiz vecāks ir šī sistēma, mazāk nekā viens no 1000 ir tāds. Tā patiešām ir diezgan unikāla sistēma. Mums to vajadzēja pieķert dažos īpašos apstākļos.
Freizers: Vai jūs domājat, ka tas varētu turpināties vēl miljoniem un miljoniem gadu? Vai tas joprojām ir agrīns vecums?
Hartmans: Tas ir kaut kas tāds, ko mēs ļoti labi nesaprotam. Un viens no iemesliem izpētīt šāda veida sistēmas ir tas, ka mums patiešām ir nepieciešams daudz palīdzības, lai izprastu šīs fizikas būtību. Sākumā fizika, kā veidojas planētas no galvenokārt putekļu zaķiem. Tas ir tikai tik sarežģīts process, un ir arī visdažādākās lietas, kuras mēs gluži nesaprotam, ka mums tiešām ir nepieciešams vairāk šo lietu apsekojumu. Es īsti nezinu, kas notiks ar šo sistēmu. Es uzskatu, ka, visticamāk, tas nenotiks un sarecēs planētās, ja tas to vēl nebūs izdarījis. Teorija liek domāt, ka pastāv kāds slieksnis, kas jums jāsasniedz. Lai tas notiktu, jums ir jābūt tikai tik daudz lietu, lai patiešām tiktu pāri kuprim, veidojot lielākus ķermeņus, kas pēc tam var notīrīt visus mazākos putekļus un notīrīt disku. Ja jūs nekad nenokļūsit līdz šim slieksnim, iespējams, jūs nekad neveidosit nekādas planētas. Es domāju, ka tas varētu vienkārši izsīkt, un daži no putekļu graudiem vai nu izplūdīs, vai arī lēnām ieslēgsies zvaigznī, un tas ir tās beigas, bet mēs to īsti nesaprotam.
Freizers: Vai planētu veidojošie diski iepriekš bija redzami ap binārajām sistēmām?
Hartmans: Jā, ja es tikai varu pateikt, ka mēs domājam, ka šie diski veido planētas. Mums patiesībā nebija pilnīgas smēķēšanas pistoles, lai pateiktu, ka šie putekļainie diski faktiski veido planētas. Es domāju, ka tā ir ļoti liela varbūtība, jo mēs redzam visus šos izplatītos putekļus ap ļoti jaunām zvaigznēm un tad tas viss ir pazudis. Mēs zinām, ka mums ir jāsarecē visi putekļi, jāsaņem mazie sīkumi un jāliek lielās lietās, lai izveidotu planētas. Tāds ir pieņēmums, ko mēs darām, bet es tikai gribēju pateikt, ka mēs faktiski neesam savienojis punktus šajā jautājumā.
Freizers: Pareizi, vai šādi diski ir redzēti ap binārajām sistēmām?
Hartmans: Jā, viņiem ir. Šī problēma ir tāda, ka būtībā diska orbītā nav tāda pati kā binārā orbītā. Otra zvaigzne vienkārši norīs visus putekļus, iztvaicēs tos vai izpūtīs. No otras puses, ja jums ir ļoti plašs binārs, ja jums ir kaut kas, kur otra zvaigzne ir ļoti tālu, jums var būt disks, kas atrodas labi, binārā, un tas nezina, ka apkārt ir vēl kāda zvaigzne, kas riņķo apkārt. Mēs riņķojam ap Sauli, un Jupiters atrodas turpat pie vairākām astronomiskām vienībām, un tas tikai rada mazus traucējumus Zemes orbītā. Līdzīgi, jums varētu būt sistēma, kurā abas zvaigznes atrodas salīdzinoši tuvu viena otrai un disks atrodas tālu ārpus nomales zonas. Tātad uz šī diska gandrīz izskatās, ka tajā ir viena zvaigzne. Tas nav tieši tā, jo abas zvaigznes riņķo apkārt, tāpēc smaguma spēks to mazliet satrauc. Bet tas nav tik tālu, ka ir tikai viens objekts. Tātad, ja disks ir vai nu daudz lielāks par bināro, vai mazāks par bināro, jums ir taisnība. Tomēr, ja disks ir daudz lielāks par bināro, tas var būt tik niecīgs un izkliedēts, ka tas nekad īsti efektīvi koagulējas planētās. Tas ir kaut kas, ko mēs sava veida paredzētu, bet tas vēl nav tas, ko mēs vēl spējam demonstrēt novērojami.
Freizers: Vai jums ir kāds sekojošs novērojumiem, kas tam plānoti?
Hartmans: Es domāju, ka mēs gribētu izmēģināt un iegūt garākus viļņu garuma novērojumus, lai redzētu, kur beidzas disks, jo šajā novērojumu kopumā mēs galvenokārt sakām, ka ir disks, bet mēs nezinām, kā liels tas ir. Jautājums ir, vai ārpus šīs sistēmas ir kaut kas tāds, kas varētu traucēt arī diskam. Tā varētu būt pat trīskārša sistēma visiem, ko mēs zinām, ar ļoti plašu pavadoni, kura masa ir maza un ko mēs vēl neesam redzējuši. Un tas tiešām varētu to satracināt un vismaz neļaut diskam ļaut planētām sarecēt. Un tad otra lieta, ko mēs cenšamies darīt, ir tāda, ka mēs mēģinām noteikt citas tādas sistēmas kā šī, kuras ir arī 20 miljonus gadu, 30 miljoni gadu vecas. Ja mēs varam atrast vēl kaut ko no šīm lietām, tikai lai redzētu, cik tās ir izplatītas un vai tās ir visas binārās paketes, vai kas ir īpašs no tām, ļauj tām tik ilgi darboties. Būtībā tas, ko mēs cenšamies darīt, ir redzēt procesu, kā disks pārvēršas planētās, bet, protams, tas prasa miljoniem gadu, tāpēc jūs nevarat tam sekot līdzi - vismaz es to nevaru izsekot. Tas ir tāpat kā momentuzņēmuma veikšana no iedzīvotājiem. Jums ir veci cilvēki, jauni cilvēki un mazuļi utt. Jūs mēģināt secināt, kā attīstās evolūcija no dažādu gabalu salikšanas. Tad daži cilvēki ir lielgabarīta vai labāk baroti, un viņiem ir atšķirīga kultūra vai kas cits, un jūs mēģināt redzēt, kā šī momentuzņēmums atšķirīgi ietekmē iedzīvotājus. Izmēģināt un atrast citas sistēmas, kas ir līdzīgas, ir veids, kā veikt eksperimentu, lai redzētu, kas notiek, ja jums ir daudz plašāks binārais kods, vai kas notiek, ja tā ir atšķirīga masu zvaigzne pa vidu. Mēs patiešām nevaram veikt eksperimentu, bet, ja mēs atrodam pietiekami daudz dažādu objektu, piemēram, šo, tad daba ir veikusi eksperimentu dažādās vietās, un mums vienkārši ir jāiet ārā un jāskatās.
Šis atklājums sākotnēji tika paziņots kosmosa žurnālā 2005. gada 19. jūlijā.
