"Ооомпа, ломпа, ръждива ръжда ... ALMA открива комети, скрити в прах." Според много проучвания през последните години астрономите са наясно, че планетите сякаш са навсякъде около звездите. Сега, благодарение на един сладък телескоп, големият милиметър / субмилиметров масив на Atacama (ALMA), науката направи голяма крачка напред в разбирането как дребните прахови зърна в протопланетен диск могат един ден да се развият в по-голям формат.
Малко по-малко от 400 светлинни години от Земята е младежка слънчева система, описана като Oph IRS 48. В снимки, направени от нейните външни периметри, астрономите са намерили жизненоважна улика в нейните въртящи се маси от прах - регион с форма на полумесец, наречен „ прашен капан ”. Изследователите смятат, че тази зона може да е защитен пашкул, който позволява да се оформят скални образувания. Защо е важен такъв регион? Това е ударният фактор. Когато астрономите се опитват да моделират прах до скалисти образувания, те са намерили частиците да се самоунищожават ... или като се блъснат една в друга, или се изтеглят в централната звезда. За да могат да преминат през определен размер, те просто трябва да имат зона на защита, за да им позволят да растат.
„Има голяма пречка в дългата верига от събития, която води от малки прахови зърна до обекти с размер на планетата“, казва Тил Бирнстиел, изследовател от Харвардско-Смитсонския център за астрофизика в Кеймбридж, Масачузетс, и съавтор на хартията, публикувана в списание Science. „В компютърните модели за формиране на планети праховите зърна трябва да нараснат от субмикронни размери до обекти до десет пъти по-големи от масата на Земята само за няколко милиона години. Но след като частиците станат достатъчно големи, те започват да набират скорост и или се сблъскват, изпращайки ги обратно към квадратна, или бавно се изнасят навътре, осуетявайки по-нататъшен растеж. "
И така, къде може да се скрие новородена планета, комета или астероид? Ниенке ван дер Марел, докторант в обсерваторията в Лайден в Холандия и водещ автор на статията, използваше ALMA заедно със своите колеги, за да разгледа отблизо Oph IRS 48 и откри торов газ с централна дупка. Това отсъствие на прахови частици беше много различно от по-ранните резултати, взети на много големия телескоп на ESO.
„Първоначално формата на праха на изображението ни дойде като пълна изненада“, казва ван дер Марел. „Вместо пръстена, който очаквахме да видим, открихме много ясна форма на кашу-гайка! Трябваше да се убедим, че тази функция е истинска, но силният сигнал и остротата на наблюденията на ALMA не оставиха никакво съмнение за структурата. Тогава разбрахме какво сме намерили. "
Изненада? Вие залагате. Откритият екип беше регион, в който големите прахови зърна остават в плен и могат да продължат да натрупват маса, тъй като все повече и повече зърна се сблъскват и се сливат заедно. Тук беше „капана за прах“, който теоретиците прогнозираха.
Играчът се зарежда ...
И така, какво го прави? За да се запазят и образуват праховите зърна, е необходим вихър - зона с високо налягане, за да ги защити. За да се образува този вихър, трябва да има голям обект - или другарска звезда, или газов гигант. Подобно на лодка, която се движи във водите, пълни с водорасли, вторичният обект в планетарния диск ще разчисти пътеката си, създавайки критичните вихри и вихри, необходими за създаване на капана за прах. Докато предишните проучвания на Oph IRS 48 разкриха твърд пръстен от въглероден оксид, комбиниран с прах, не беше наблюдаван „капан“. Това обаче не означава, че наблюдението е отрицателно. Астрономите откриха и празнина между вътрешната и външната част на Слънчевата система - улика за наличието на необходимото голямо тяло.
Условията бяха подходящи за евентуален капан за прах. Въведете ALMA. Сега изследователите успяха да видят едновременно газа и по-големите прахови зърна. Тези нови наблюдения доведоха до откритие, което никой друг телескоп не беше разкрил… изпъкнала издутина във външната част на диска.
Както обяснява ван дер Марел: „Вероятно е да гледаме на своеобразна фабрика за комети, тъй като условията са подходящи за частиците да растат от милиметър до размер на кометата. Прахът е малко вероятно да образува пълноценни планети на това разстояние от звездата. Но в близко бъдеще ALMA ще може да наблюдава капани за прах по-близо до техните родителски звезди, където работят същите механизми. Такива капани за прах наистина биха били люлката на новородените планети. "
Докато по-големите частици мигрират към зоните с по-високо налягане, прахоуловителят придобива форма. За да валидират своите открития, изследователите използват компютърно моделиране, за да покажат, че регионът на високо налягане може да възникне от движението на газа по отварящите се ръбове. Той съвпада с наблюдението на диска Oph IRS 48.
„Комбинацията от работа по моделиране и висококачествени наблюдения на ALMA прави този уникален проект“, казва Корнелис Дълъмон от Института за теоретична астрофизика в Хайделберг, Германия, който е експерт по еволюция на прах и моделиране на дискове и член на екипа , „По времето, когато получихме тези наблюдения, работехме по модели, предсказващи точно този вид структури: много щастливо съвпадение.“
„Тази структура, която виждаме с ALMA, може да бъде намалена, за да представи какво може да се случва във вътрешната слънчева система, където биха се образували повече скалисти планети, подобни на Земята“, каза Бирнстиел. „В случай на тези наблюдения обаче може да наблюдаваме нещо аналогично на образуването на пояса на Койпер на нашия Слънце или Оортовия облак, региона на нашата слънчева система, откъдето се смята, че произхождат кометите.“
Подобно на тази фабрика за мечти от нашето детство, ALMA все още се строи. Тези уникални наблюдения бяха направени с приемниците ALMA Band 9 - европейско произведено оборудване, което позволява на ALMA да предоставя най-острите и най-подробни изображения досега.
„Тези наблюдения показват, че ALMA е в състояние да предостави наука за трансформация, дори и с по-малко от половината от използвания масив,“ казва Евин ван Дишоек от Лайденската обсерватория, който е основен участник в проекта ALMA повече от 20 години , „Невероятният скок както на чувствителност, така и на острота на изображението в Band 9 ни дава възможност да изучаваме основни аспекти на формирането на планетата по начини, които преди това просто не са били възможни.“
Оригинален източник на история: Новини на ЕСО. За по-нататъшно четене: NRAO News Release.
