Razen če to berete v letalu ali Mednarodni vesoljski postaji, potem trenutno prebivate na površini planeta. Tukaj ste, ker je planet tukaj. Toda kako je planet prišel sem? Kot snežna kepa, ki pobira več snega, se planeti oblikujejo iz prahu in plina, ki obdaja mlade zvezde. Ko planeti krožijo, njihova gravitacija potegne več izgubljenega materiala in njihova masa raste. nismo prepričanikdajproces nastajanja planetov se začne v orbiti novih zvezd, vendar imamo neverjetna nova spoznanja iz enega najmlajših sončnih sistemov, ki smo jih kdaj opazili, imenovanega IRS 63.
Oblačni kompleks Rho Ophiuchi je meglica plina in prahu, ki se nahaja v ozvezdju Ophiuchus. Je ena od območij, ki tvorijo zvezde najbližje Osončju in kjer so opazili mladi zvezdni sistem IRS 63.
Primordialna juha
Vrtenje v orbiti mladih zvezd (ozprotozvezde)se imenujejo ogromni diski prahu in plinaokrogzvezdnih diskov.Ti diski so dovolj gosti, da so neprozorni in skrivajo mlade sončne sisteme pred vidno svetlobo. Vendar pa energija, ki izvira iz protozvezde, segreje prah, ki nato zažari v infrardečem sevanju, ki lažje prodre skozi ovire kot valovne dolžine vidne svetlobe. Dejansko stopnja, do katere je novo nastali zvezdni sistem opažen v vidni ali infrardeči svetlobi, določa njegovo razvrstitev. Protozvezde razreda 0 so popolnoma zavite in jih je mogoče opazovati le v submilimetrskih valovnih dolžinah, ki ustrezajo daljni infrardeči in mikrovalovni svetlobi. Protozvezde razreda I so opazne v daljnem infrardečem območju, razreda II v bližnjem infrardečem/rdečem in končno je površino protozvezde razreda III in sončni sistem mogoče opazovati v vidni svetlobi, ko se preostali prah in plin bodisi odpihneta zaradi naraščajoče energija zvezde IN/ALI se je oblikovala v PLANETE! Od tod smo prišli. Tisti ostanki materiala, ki krožijo okoli na novo nastalih zvezd, se kopičijo, da tvorijo ZDA. Celoten proces od razreda 0 do razreda III, ko sončni sistem zapusti svoj zapredek prahu in se pridruži galaksiji, je približno 10 milijonov let. Toda v kateri fazi se začne nastanek planeta? Najmlajši okrogzvezdni diski, ki smo jih opazili, so stari milijon let in so pokazali dokaze, da se je oblikovanje planetov že začelo. Nedavno opaženi IRS 63 je star manj kot 500.000 let – razred I – in kaže znake možnega nastanka planeta. Razburjenje? Bili smo presenečeni, ko smo videli dokaze o nastanku planetov tako zgodaj v življenju sončnega sistema.
IRS 63 Circumstellar Disk C. ALMA / Segura-Cox et al. 2020
'Ne glede na to, ali planeti že obstajajo ali ne na disku IRS 63, je jasno, da se proces tvorbe planetov začne v mladih protozvezdnih fazah, prej, kot predvidevajo trenutne teorije o tvorbi planetov.'
- Segura-Cox et al. 2020
Zgornja slika je protozvezda IRS 63, kot jo je posnel ALMA (Atacama Large Millimeter/Submilimeter Array) . ALMA lahko pokuka skozi prašni ovoj okrogzvezdnega diska, ki obdaja zvezdni sistem. IRS 63 se nahaja 144 parsekov od Zemlje (približno 470 svetlobnih let) s polmerom diska 82 AU (astronomske enote ali povprečna razdalja Zemlja-Sonce 150 milijonov km). Čeprav smo identificirali še mlajše protozvezde, so njihovi diski usmerjeni robom na ali blizu roba pod koti, tako da je težko opazovati njihove značilnosti. Z našega zornega kota je IRS 63 nagnjen proti nam za 45 stopinj in ponuja pogled na zgodnje faze nastanka sončnega sistema. Da bi povečali kontrast in podrobnosti slike, je bil ustvarjen računalniški model IRS 63, ki je bil 'gladek', kot da bi se okoli zvezde nabrala prah in plin brez motenj - 'popoln' disk. Ta računalniški model je bil nato odštevan od dejanske slike, kar je povečalo razlike med resničnim in simuliranim diskom.
Mednarodna skupina znanstvenikov pod vodstvom Astronoma Dominqiue Segura-Cox z inštituta Max-Planck opazili štiri ključne značilnosti diska – dva obroča (R1 in R2) in dve vrzeli (G1 in G2). Notranji obroč R1 se nahaja v polmeru 27 AU s širino 6 AU, medtem ko se R2 nahaja v polmeru 51 AU s širino 13 AU. G1 je v polmeru 19 AU s širino 3,2 AU, medtem ko je G2 v polmeru 37 AU s širino 4,5 AU
Od leve proti desni: izvirna slika IRS 63, simulirana slika in posledična razlika med obema, kar izboljša funkcije Ring in Gap. C. ALMA/Segura-Cox et al. 2020
Značilnosti Ring and Gap IRS 63 c. ALMA/Segura-Cox et al. 2020
Pazi na vrzel
Značilnosti vrzeli in obroča lahko kažejo na nastanek planetov ali procese, ki povzročajo nastanek planetov. Znano je, da so vrzeli, opažene v zrelejših okrogzvezdnih diskih, posledica protoplanetov, ki 'pasirajo' prah v jasno opazne obroče, medtem ko izrezujejo vrzel, kjer planet kroži. Vrzeli nastanejo tam, kjer je material diska ujela gravitacija protoplaneta in se vključi v sam planet. Pri zrelejših diskih razreda II vrzeli skoraj ne kažejo infrardeče emisije prahu, kar pomeni, da so skoraj brez prahu. Vrzeli IRS 63 še vedno kažejo nekaj emisij prahu, kar pomeni, da je v režah še vedno prah. Torej, ali obstajajo planeti, ki krožijo okoli IRS 63? Ekipa pravi, da je odgovor 'dvoumen'. VENDAR, če so vrzeli nastale s kroženjem protoplanetov, je mogoče oceniti njihove velikosti. Vrzel G1 bi lahko bila dom planetu, ki ima približno 0,47 Jupitrove mase, G2 pa bi lahko gostil planet z maso 0,31 Jupitrove mase.
Zvonec
Medtem ko bi lahko vrzeli izrezali z nabiranjem protoplanetov, so obroči lahko tudi katalizatorji nastajanja protoplanetov. V naših modelih nastajanja planetov obstaja skrajni problem, imenovan »problem radialnega premika«. Trenje med prahom v disku ustvari učinek vlečenja, ki povzroči, da prah izgubi zagon in odnaša ali 'pade' po polmeru diska v zvezdo. Pomislite na manj kroženja in več kroženja po odtoku. Toda očitno imamo zvezdne sisteme, zato mora obstajati naravni proces, ki preprečuje, da bi prah v sistemu spiralo v protozvezdo. Obročne strukture so lahko tisto, kar reši sistem. Obroče tvorijo hlapni plini v okrogzvezdnem disku, ki so pod tlakom z energijo zvezde. Ko prah pada navznoter, plini v disku potisnejo navzven in ustvarijo pregrado, kjer se prah kopiči in se lahko kopiči v protoplanete.
Evolucija planeta
Še enkrat, ne vemo zagotovo, ali obstajajo planeti ali protoplaneti v vrtinčečem plinu in prahu IRS 63. Če planeti obstajajo, je sistem premlad, da bi jih lahko neposredno opazovali. Vendar pa raziskovalna skupina pravi, 'če se nastajanje planetov že začne na disku IRS 63, potem planeti in protozvezde verjetno rastejo in se razvijajo skupaj od zgodnjih časov.' Še prej, kot je bilo predvideno. Slike IRS 63 prav tako podpirajo hipoteze o nastanku plinskega velikana. Bližje protozvezdi se plini segrevajo in vzbujajo z energijo zvezde, tako da se ne morejo združiti v protoplanet. Namesto tega bi se morali plini kopičiti izven polmera 'snežne črte' od zvezde, kjer so zamrznjeni in se lahko zberejo na površini planeta. Jupiter trenutno kroži pri 5,2 AU, vendar simulacije kažejo, da je nastal veliko dlje, pri skoraj 30 AU, in se nato sčasoma preselil navznoter. Če vrzeli v IRS 63 kažejo na nastanek plinskega velikana, bi bile skladne z modeli, ki napovedujejo nastanek Jupitra na bolj oddaljenem polmeru v našem lastnem sončnem sistemu.
Med vsem, kar sem se naučil o vesolju, je ta resničnost našega obstoja vedno najbolj ponižujoča in vzbujajoča strahospoštovanje: Zemlja, življenje na Zemlji, ti, jaz – dobesedno smo narejeni iz prahu in plinov zvezd. Vsi smo začeli, kot IRS 63, kot vrtinčasta masa, ki so jo zbrale temeljne sile narave, da bi postale skale, oceani, oblaki, celice, noge, krila, papir, teleskopi, računalniki in zvezdne ladje. Kot dr. Jill Tarter od SET pravi: 'Vsi, smo tisto, kar se zgodi, ko se prvobitna mešanica vodika in helija razvija tako dolgo, da se začne spraševati, od kod prihaja.'
Več za raziskovanje:
Nastajanje planeta v zvezdnem otroštvu - Smithsonian Astrophysical Observatory
Kako nastajajo planeti? Meteorit Semarkona kaže nekaj namigov – Vesolje danes
Med zvezdami s planeti ali brez njih ni kemijske razlike – Vesolje danes
Je bil Jupiter rojen onkraj trenutnih orbit Neptuna in Plutona? – PNAS Nadaljnja srednje infrardeča študija mlade zvezdne populacije oblaka rho Ophiuchi: svetilnosti in mase zvezd pred glavnim zaporedjem – Astrophysical Journal
