Młode planety nie marnują czasu. Ledwo powstaną gwiazdy, a już wokół nich krążą pierwsze planety
Planety powstają w dyskach protoplanetarnych otaczających młode gwiazdy dużo szybciej, niż naukowcy się spodziewali. Najnowsze badania wskazują, że pierwsze planety widoczne są już mniej niż pół miliona lat po powstaniu gwiazdy.
To odkrycie może wnieść dużo nowego do modeli opisujących powstawanie planet i rozwiązać zagadkę, która od dwóch lat trapi naukowców – dane wyraźnie wskazują, że planetarne żłobki zawierają zdecydowanie za mało materii, aby mogły z nich powstać planety.
Planety powstają w masywnych dyskach gazu i pyłu, które otaczają nowo powstałe gwiazdy. Jednak wykrywanie tych zarodków planet jest wyjątkowo trudne, ponieważ zarówno gwiazda, jak i otaczający ją dysk, świecą dużo jaśniej od jakiejkolwiek niewielkiej planety.
Gdzie się podziała brakująca masa w dysku protoplanetarnym?
Aby określić, jak dużo w dyskach jest materii do formowania planet, badacze wykorzystali radioteleskop ALMA w Chile do zmierzenia masy dysków otaczających gwiazdy w wieku 1-3 mln lat. Wcześniejsze badania wskazywały, że w niektórych dyskach było za mało materii nawet na stworzenie jednej planety o rozmiarach Jowisza. Wyniki wskazywały, że albo astronomowie przeoczyli jakąś część materii, albo że przyglądają się zbyt starym gwiazdom i w otaczających ją dyskach istnieją już protoplanety, które zagarnęły sporą część materii.
Według Łukasza Tychońca, doktoranta na Uniwersytecie w Lejdzie i głównego autora opracowania, brakującej masy astronomowie muszą szukać na wcześniejszych etapach ewolucji gwiazdy.
Wokół dużo młodszych gwiazd materii jest wystarczająco dużo, ale szybko znika.
Wraz ze swoimi współpracownikami, Łukasz Tychoniec wykorzystał dane obserwacyjne z sieci radioteleskopów ALMA oraz Very Large Array (VLA) w Nowym Meksyku do zbadania 77 protogwiazd w obłoku molekularnym w Perseuszu, czyli w gigantycznym obszarze gwiazdotwórczym oddalonym od nas o około 1000 lat świetlnych. Te młode gwiazdy mają zaledwie między 100 000 a 500 000 lat.
Czasze radioteleskopów ALMA i VLA rejestrują promieniowanie w dalekiej podczerwieni emitowane przez ziarna pyłu o długości 1 mm, które może przenikać przez otaczający je obłok gazowy. Mierząc całkowitą ilość promieniowania podczerwonego emitowanego przez dyski pozwala oszacować, jak dużo jest w nich pyłu, a tym samym jaka jest ich masa. Badacze odkryli, że młode dyski zawierają o cały rząd wielkości więcej materii niż dyski obserwowane wokół gwiazd starszych o 1-2 miliony lat. Jest to już wystarczająca ilość pyłu do formowania planet.
Duża liczba przebadanych protogwiazd i wykorzystanie dwóch obserwatoriów, które rejestrują nieznacznie różne długości fal promieniowania i zliczają inne populacje pyłu, pozwala stwierdzić, że powyższa teoria jest dobrze ugruntowana.
Co dalej?
Mimo wszystko – jak wskazuje astrofizyczka Megan Ansdell z NASA – dobrze by było przeanalizować w ten sposób obszary gwiazdotwórcze w innych obłokach molekularnych i nie ograniczać się do obłoku w Perseuszu, który może charakteryzować się unikalnymi warunkami. Łukasz Tychoniec potwierdził, że wraz ze swoim zespołem planuje przyjrzeć się kolejnym młodym gwiazdom i sprawdzić czy wyniki obserwacji będą podobne.
