Теорията за това как се формират планети беше нещо трайна загадка за учените. Докато астрономите имат доста добро разбиране откъде произлизат планетарните системи - т.е. протопланетарни дискове с прах и газ около нови звезди (известен още като „Небуларна теория“) - пълно разбиране за това как тези дискове в крайна сметка стават обекти, достатъчно големи, за да се сринат под тяхната собствена гравитацията остана неуловима.
Но благодарение на ново проучване на екип от изследователи от Франция, Австралия и Великобритания, изглежда, че липсващото парче от пъзела най-накрая може би е намерено. Използвайки поредица от симулации, тези изследователи показаха как „капани за прах“ - т.е. региони, където фрагменти с големина на камъчета могат да се събират и слепват - са достатъчно често срещани, за да позволят формирането на пластезимали.
Тяхното проучване, озаглавено „Самоувеличаващи се капани за прах: Преодоляване на бариерите за образуване на планетата“, се появи наскоро в Месечни известия на Кралското астрономическо дружество.Воден от д-р Жан-Франсоа Гонсалес - от изследователския център за астрофизика в Лион (CRAL) във Франция - екипът разгледа проблемната средна фаза на планетарната формация, която порази учени.
Доскоро процесът, чрез който протопланетарните дискове от прах и газ се агрегират за образуване на предмети с размер на педала, както и процесът, чрез който планестемали (предмети с диаметър от сто и повече) формират планетарни ядра, са добре разбрани. Но процесът, който свързва тези два - където камъчетата се събират, за да образуват пластезимали - остава неизвестен.
Част от проблема беше фактът, че Слънчевата система, която беше нашата единствена ориентир от векове, се е образувала преди милиарди години. Но благодарение на последните открития (3453 потвърдени екзопланети и преброяване), астрономите са имали много възможности да изучават други системи, които са в различни етапи на формиране. Както обясни д-р Гонзалес в съобщение за съобщението на Кралското астрономическо общество:
„Досега се борихме да обясним как камъчетата могат да се съберат, за да образуват планети и въпреки това сега открихме огромен брой планети в орбита около други звезди. Това ни накара да мислим как да разрешим тази загадка. "
В миналото астрономите са вярвали, че „капани за прах“ - които са неразделна част от формирането на планетата - могат да съществуват само в определени среди. В тези райони с високо налягане големи зърна прах се забавят до момента, в който могат да се съберат. Тези региони са изключително важни, тъй като противодействат на двете основни пречки пред планетарното формиране, които са сблъсък и високоскоростни сблъсъци.
Плъзгането се причинява от ефекта, който газът има върху праховите зърна, което ги кара да се забавят и в крайна сметка да се потопят в централната звезда (където те се консумират). Що се отнася до високоскоростните сблъсъци, това е причината големи камъчета да се ударят една в друга и да се разпаднат, като по този начин обърнат процеса на агрегиране. Следователно са необходими капани за прах, за да се гарантира, че праховите зърна се забавят достатъчно достатъчно, така че да не се унищожат при сблъскване.
За да видите колко често са тези капани за прах, д-р Gonzalez и неговите колеги проведоха серия от компютърни симулации, които взеха предвид как прахът в протопланетен диск може да упражнява влачене на газовия компонент - процес, известен като „аеродинамична реакция на влачене назад“ ". Докато газът обикновено има възпиращо влияние върху праховите частици, в особено прашни пръстени, обратното може да бъде вярно.
Този ефект е бил пренебрегван до голяма степен от астрономите доскоро, тъй като като цяло е доста незначителен. Но както екипът отбеляза, той е важен фактор в протопланетарните дискове, които са известни с това, че са невероятно прашни среди. В този сценарий ефектът на обратната реакция е да забави навътре движещите се прахови зърна и да изтласка газ навън, където образува области с високо налягане - т.е. „капани за прах“.
След като отчитаха тези ефекти, техните симулации показаха как се формират планетите в три основни етапа. На първия етап праховите зърна нарастват по размер и се придвижват навътре към централната звезда. Във втория, сега по-големи зърна с големина на камъчета се натрупват и забавят. В третия и последен етап газът се изтласква навън чрез обратната реакция, създавайки участъците на прахоуловителя, където се натрупва.
След това тези капани позволяват камъчетата да се агрегират, за да образуват пластезимали и в крайна сметка светове с размер на планетата. С този модел астрономите вече имат солидна представа за това как планетарната формация преминава от прашни дискове до планетимасиали, които се събират. В допълнение към решаването на ключов въпрос за това как изглежда Слънчевата система, този вид изследвания могат да се окажат жизненоважни при изучаването на екзопланети.
Наземните и космически обсерватории вече са отбелязали наличието на тъмни и светли пръстени, които се образуват в протопланетарни дискове около далечни звезди - за които се смята, че са капани за прах. Тези системи биха могли да осигурят шанс на астрономите да изпробват този нов модел, тъй като наблюдават как планетите бавно се събират. Гонсалес посочи:
„С удоволствие открихме, че с подходящите съставки на място, капаните за прах могат да се образуват спонтанно, в широк спектър от среди. Това е просто и здраво решение на дългогодишен проблем във формирането на планетата. "
