Tak rodzą się planety wokół młodych gwiazd. ALMA przyjrzał się im, jak nikt wcześniej

Tak szczegółowych zdjęć młodych układów planetarnych nie mieliśmy jeszcze nigdy w historii.
Dzięki nim zyskujemy bezprecedensowy wgląd w proces narodzin planet krążących wokół odległych gwiazd. Obrazy o wysokiej rozdzielczości, wykonane za pomocą radioteleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) w Chile, ukazują złożoną strukturę 15 dysków protoplanetarnych — rozległych, wirujących obłoków gazu i pyłu, otaczających młode gwiazdy i stanowiących kolebkę formujących się planet.

Opublikowane 28 kwietnia zdjęcia przedstawiają imponującą różnorodność struktur wewnątrz tych dysków — spiral, pierścieni i przerw — charakterystycznych śladów towarzyszących powstawaniu planet. Obserwacje koncentrują się na emisjach tlenku węgla, co umożliwia astronomom niezwykle precyzyjne śledzenie ruchu i składu gazu. Odkrycia te dostarczają cennych informacji o tym, gdzie i w jaki sposób tworzą się planety, jak szybko przebiega ten proces i jakie materiały go napędzają.

Dzięki zastosowaniu nowych, zaawansowanych technik obrazowania, naukowcom udało się znacząco ograniczyć zniekształcenia i poprawić przejrzystość danych z ALMA. Ten przełom technologiczny umożliwia wykrywanie subtelnych zakłóceń w gazie i pyle, które wcześniej pozostawały niewidoczne. Ulepszone metody obrazowania porównano do przesiadki z okularów do czytania na lornetkę o dużej mocy — tak duży jest skok w poziomie szczegółowości, który fundamentalnie zmienia nasze rozumienie tych „żłobków planetarnych”.

Zamiast próbować bezpośrednio uchwycić słabe światło nowo powstających planet, zespół badawczy pod kierownictwem Richarda Teague’a z Massachusetts Institute of Technology obrał inną drogę. Skupił się na analizie wpływu formujących się planet na ich otoczenie. Ich obecność zdradzają m.in. pierścienie i przerwy w strukturze pyłu oraz zmiany w ruchu gazu — wszystko to wskazuje na działanie sił grawitacyjnych.

Badane układy znajdują się w odległości od kilkuset do około tysiąca lat świetlnych od Ziemi. Każdy z nich stanowi unikalne, chaotyczne środowisko, pełne dynamicznych struktur, modelowanych przez niewidzialne jeszcze planety. Badania, których wyniki opublikowano w 17 artykułach naukowych, rzucają nowe światło na procesy prowadzące do formowania planet — od gromadzenia się dużych ziaren pyłu w pierścienie po oddziaływania grawitacyjne kształtujące rozwój dysków.

Naukowcy zidentyfikowali również wskaźniki pozwalające oszacować całkowitą masę materiału dostępnego do budowy planet. Analiza ruchu gazu ujawnia wskazówki dotyczące potencjału poszczególnych układów do tworzenia planet.

Obserwacje sugerują, że już na bardzo wczesnym etapie dyski protoplanetarne są znacząco przekształcane przez młode planety. Wyłania się obraz dynamicznej współzależności — światów dopiero się rodzących, które jednocześnie kształtują i są kształtowane przez środowisko wokół nich. Te odkrycia nie tylko pozwolą udoskonalić istniejące modele formowania się planet, lecz także pomogą lepiej zrozumieć, jak ewoluują one od etapu narodzin aż po dojrzałe egzoplanety, których setki obserwujemy dziś w naszej galaktyce.

Artykuł Tak rodzą się planety wokół młodych gwiazd. ALMA przyjrzał się im, jak nikt wcześniej pochodzi z serwisu PULS KOSMOSU.