معماهای پروتوپلانی با سرعت بیش از حد حل می شوند

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ این فرآیند کارآمدتر از آنچه قبلا تصور می‌شد است و با مشاهدات اخیر غول‌های گازی دور هماهنگ است.

محله‌ی کیهانی ما منظومه‌ی شمسی ماست. ما آن را به خوبی می‌شناسیم: خورشید در مرکز؛ سپس سیارات سنگی عطارد، زهره، زمین و مریخ؛ و سپس کمربند سیارک و سپس غول‌های گاز مشتری و زحل؛ سپس غول‌های یخ اورانوس و نپتون؛ و در نهایت کمربند کویپر با دنباله دار‌های آن.

اما ما واقعا چقدر خانه مان را می‌شناسیم؟ نظریه‌های قبلی فرض کرده اند که سیارات غول پیکر توسط برخورد و انباشت اجرام آسمانی شبیه سیارک‌ها، به اصطلاح سیارات کوچک و انباشت بعدی گاز در طول میلیون‌ها سال شکل می‌گیرند. با این حال، این مدل‌ها نه وجود غول‌های گازی را که دور از ستاره‌های خود قرار دارند و نه تشکیل اورانوس و نپتون را توضیح می‌دهند.

مدل نوآورانه شکل گیری سیاره

اخترفیزیکدانان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ (LMU)، خوشه منشأ و موسسه ماکس پلانک برای تحقیقات منظومه شمسی (MPS) اولین مدل را برای ترکیب تمام فرآیند‌های فیزیکی لازم که در شکل گیری سیاره نقش دارند، توسعه داده اند. با استفاده از این مدل، آنها نشان داده اند که آشفتگی‌های حلقه‌ای در دیسک‌های پیش سیاره‌ای، به اصطلاح زیرساخت‌ها، می‌توانند باعث تشکیل سریع غول‌های گازی متعدد شوند. نتایج این مطالعه با آخرین مشاهدات مطابقت دارد و نشان می‌دهد که تشکیل سیارات غول پیکر می‌تواند کارآمدتر و سریع‌تر از آنچه قبلا تصور می‌شد اتفاق بیفتد.

تجمع گرد و غبار پویا و رشد گیاهان

محققان با مدل خود نشان می‌دهند که چگونه ذرات گرد و غبار به اندازه میلی متر در دیسک گاز آشفته به صورت آیرودینامیکی جمع می‌شوند و چگونه این اختلال اولیه در دیسک گرد و غبار را به دام می‌اندازد و از ناپدید شدن آن در جهت ستاره جلوگیری می‌کند. این تجمع رشد سیارات را بسیار کارآمد می‌کند، زیرا ناگهان "مصالح ساختمانی" زیادی در یک منطقه جمع و جور در دسترس است و شرایط مناسب برای تشکیل سیاره وجود دارد.

تامی چی هو لاو، نویسنده اصلی این مطالعه و کاندیدای دکترا در LMU گفت: وقتی یک سیاره به اندازه کافی بزرگ می‌شود تا بر دیسک گاز تأثیر بگذارد، این منجر به غنی سازی گرد و غبار در دیسک می‌شود.

تیل بیرنستیل، استاد فیزیک نجومی نظری در LMU و عضو خوشه برتری ORIGINS توضیح می‌دهد. در این فرآیند، سیاره گرد و غبار را – مانند یک سگ چوپان که گله اش را تعقیب می‌کند – به منطقه خارج از مدار خود می‌برد. این روند از درون به بیرون از نو آغاز می‌شود و یک سیاره غول پیکر دیگر می‌تواند شکل بگیرد. این اولین باری است که یک شبیه سازی فرآیند را ردیابی می‌کند که در آن گرد و غبار ریز به سیارات غول پیکر تبدیل می‌شود.

پیامد‌های تشکیل غول‌های گاز

در منظومه شمسی ما، غول‌های گاز در فاصله حدود ۵ واحد نجومی (au) (مشتری) تا ۳۰ au (نپتون) از خورشید قرار دارند. برای مقایسه، زمین حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد که معادل ۱ au است.

این مطالعه نشان می‌دهد که در سایر سیستم‌های سیاره‌ای، یک اختلال می‌تواند روند را در فاصله‌های بسیار بزرگتر به حرکت درآورد و هنوز هم بسیار سریع اتفاق می‌افتد. چنین سیستم‌هایی در سال‌های اخیر به طور مکرر توسط رصدخانه رادیویی آلما مشاهده شده است که غول‌های گاز را در دیسک‌های جوان در فاصله‌ای فراتر از ۲۰۰ au پیدا کرده است. با این حال، این مدل همچنین توضیح می‌دهد که چرا منظومه شمسی ما ظاهرا پس از نپتون تشکیل سیارات اضافی را متوقف کرد: مواد ساختمانی به سادگی مصرف شده بود.

نتایج این مطالعه با مشاهدات فعلی سیستم‌های سیاره‌ای جوان که زیرساخت‌های برجسته‌ای در دیسک‌های خود دارند، مطابقت دارد. این زیر ساخت‌ها نقش تعیین کننده‌ای در تشکیل سیاره دارند. این مطالعه نشان می‌دهد که شکل گیری سیارات غول پیکر و غول‌های گازی با کارایی و سرعت بیشتری نسبت به آنچه قبلا تصور می‌شد، ادامه می‌یابد. این بینش‌های جدید می‌تواند درک ما از منشأ و توسعه سیارات غول پیکر در منظومه شمسی ما را اصلاح کند و تنوع سیستم‌های سیاره‌ای مشاهده شده را توضیح دهد.

انتهای پیام/