Jak se mohou zrníčka prachu přeměnit v zárodky nových planet

Při shromažďování v regionech s vysokou hustotou se prachová zrníčka vyhýbají driftování směrem ke hvězdě, kterou obíhají.

Klíčovým krokem v informacích o nových planetách by mohly být nové teoretické modely protoplanetárních disků, vyvinuté astrofyziky z centra RIKEN a jejich dvěma spolupracovníky, které vysvětlují, jak prach v disku překonává tendenci driftovat směrem na hvězdu.

Planety se rodí z vířících disků prachu a plynů, které obklopují mladou hvězdu, avšak není jasné, jak prachová zrníčka mohou růst do větších objektů dříve, než po spirále spadnou na hvězdu.

V klasické teorii vzniku planet nepatrné prachové částice navzájem kolidují a slepují se dohromady, přičemž vytvářejí zrníčka centimetrových rozměrů. Tato zrníčka pozvolna vytvářejí planetesimály kilometrových rozměrů, což je první hlavní krok k vytvoření nové planety.

Avšak prachová zrníčka jsou tažena z plynu v protoplanetárním disku gravitací hvězdy. To zpomaluje prachová zrníčka, ta klesají dolů a padají na hvězdu. Rychlost jejich pádu se zvyšuje, jak se zrníčka prachu stávají většími.

Dřívější studie naznačovaly, že tento efekt by měl zabránit zrníčkům, aby vznikaly objekty větší než metr, což představuje hlavní hádanku pro astronomy. „Rozmanité mechanismy byly navrženy k vysvětlení vzniku planetesimál, avšak stále ještě jsou tématem diskusí,“ říká Ryosuke Tominaga z RIKEN Star and Planet Formation Laboratory.

Ryosuke Tominaga se svými dvěma spolupracovníky navrhnul model, který předpokládá možné řešení tohoto problému – malé odchylky v rozložení prachu v protoplanetárním disku jsou rychle zesíleny v regionech vysoké a nízké hustoty prachu.

V oblastech majících poněkud vyšší hustoty, se prach sráží mnohem účinněji a vytváří větší shluky, které driftují směrem ke hvězdě mnohem rychleji. Když se tyto shluky potkají s malými prachovými částicemi, vytvářejí regiony vyšší hustoty prachu, urychlující růst zrníček. Mezitím regiony vyprázdněné velkými shluky skončí s relativně nízkou hustotou.

Astronomové zjistili, že tato pozitivní vazba vytváří četné oblasti vysoké a nízké hustoty prachu v protoplanetárním disku. Tyto pásy mohou značně navýšit hmotu v období zhruba 10 000 roků, což je pozoruhodně krátké období pro takovéto astronomické procesy. Tyto oblasti vysoké hustoty jsou ideálními místy pro další hromadění hmoty, dovolující planetesimálám jejich růst ještě předtím, než jsou zrníčka prachu přitažena na hvězdu.

„Na rozdíl od předcházejících teorií tento spojovací mechanismus pracuje dokonce, i když je v protoplanetárním disku mnohem více plynu než prachu,“ dodává Ryosuke Tominaga.

Astronomové nyní pracují na mnohem detailnějších modelech, které zahrnují vznik a vývoj samotných protoplanetárních disků společně s možným vznikem planetesimál.

Zdroj: https://scitechdaily.com/how-grains-of-dust-can-grow-into-the-seeds-of-new-planets/

autor: František Martinek