Πλανήτες που βρέθηκαν να είναι μεγαλύτεροι από τους δίσκους από τους οποίους προέρχονται

Πριν από πολύ καιρό, ένα αστέρι που τώρα ονομάζουμε ήλιο αναφλέγεται. Δεν κατανάλωσε όλο το υλικό που ήταν διαθέσιμο στο σύννεφο κύησης. το αέριο και η σκόνη που περίσσεψαν στροβιλίζονταν γύρω του σαν φούστα χορεύτριας αίθουσας χορού. Τα σκονισμένα υπολείμματα άρχισαν να συνενώνονται σε ορισμένα σημεία, σχηματίζοντας μεγαλύτερα βραχώδη αντικείμενα. Μετά από εκατομμύρια χρόνια, τα υπολείμματα έγιναν οι οκτώ γνωστοί πλανήτες, με μερικά ψίχουλα να παραμένουν στη ζώνη των αστεροειδών και στη μακρινή ζώνη Kuiper.

Κάτι παρόμοιο συνέβη γύρω από αμέτρητους άλλους ήλιους, η συντριπτική πλειοψηφία των οποίων πιστεύεται ότι έχει πλανήτες. Οι αστρονόμοι προσπαθούν να καταλάβουν πώς ακριβώς συμβαίνει η διαδικασία σχηματισμού των πλανητών και πόσο χρόνο χρειάζεται, εν μέρει μελετώντας πόσο υλικό υπάρχει στους πλανήτες τώρα και πόση ποσότητα θα έπρεπε να υπήρχε στους δίσκους σκόνης από τους οποίους σφυρηλατήθηκαν. Αλλά η κοσμική τους λογιστική δεν αθροίζεται.

Μια νέα ερευνητική εργασία υποδηλώνει ότι οι πλανήτες μπορεί να σχηματίζονται με τρόπους που δεν καταλαβαίνουμε. Σε σύστημα μετά από σύστημα, οι πλανήτες είναι πολύ μεγαλύτεροι από τα μεγαλύτερα αστέρια του σύμπαντος. Αυτό φαίνεται να αψηφά τα μαθηματικά ή τουλάχιστον τη λογική. Οι πλανήτες δεν πρέπει να είναι μεγαλύτεροι από το υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένοι.

Οι συγγραφείς πίσω από τη νέα εργασία ξεκίνησαν να συγκρίνουν τις μάζες εκατοντάδων εξωπλανητών και πρωτοπλανητικών δίσκων, όπου σφυρηλατούνται μωροί πλανήτες. Συνέκριναν καταλόγους πλανητών και μετρήσεις δίσκων που συντάχθηκαν από το πιο ισχυρό ραδιοτηλεσκόπιο του κόσμου και διαπίστωσαν ότι οι μάζες των πλανητών ήταν πολύ μεγαλύτερες από τις μάζες των δίσκων.

Οι συγγραφείς προτείνουν ότι ένα από τα δύο πράγματα μπορεί να συμβαίνει:Θα μπορούσε να υπάρχει υλικό στους δίσκους που δεν μπορούμε να δούμε, ή οι δίσκοι κατά κάποιο τρόπο αναπληρώνονται με υλικά που δημιουργούν πλανήτες πέρα ​​από το αστέρι. Οποιαδήποτε από τις δύο επιλογές θα αμφισβητούσε το σημερινό παράδειγμα δημιουργίας πλανητών.

Το καλύτερο τηλεσκόπιο για τη μελέτη της σκόνης και του αερίου σε έναν πρωτοπλανητικό δίσκο είναι το Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), ένα σμήνος ραδιοφωνικών κεραιών στην ψηλή έρημο της Χιλής. Το τηλεσκόπιο έχει ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό:Μπορεί να δει αντικείμενα μέχρι περίπου ένα χιλιοστό πλάτους, αλλά οτιδήποτε μεγαλύτερο από ένα βότσαλο είναι ουσιαστικά αόρατο. Ίσως αυτός είναι ο λόγος που οι δίσκοι φαίνονται πολύ μικροί, σύμφωνα με τη νέα μελέτη. Εάν οι πλανήτες, ή τουλάχιστον οι πυρήνες των πλανητών, σχηματίζονται νωρίτερα από ό,τι περιμέναμε, θα μπορούσαν ουσιαστικά να κρύψουν μέρος της μάζας του δίσκου από την άποψη του ALMA.

«Αν σχηματίσετε τους πλανητικούς πυρήνες πολύ, πολύ γρήγορα, σε λιγότερο από ένα εκατομμύριο χρόνια», είπε ο Carlo Manara, αστρονόμος στο Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο στο Garching της Γερμανίας, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης, «μπορείτε να βάλετε μεγάλη μάζα εκεί. , και μπορείτε να σχηματίσετε τα δομικά στοιχεία των πλανητών πολύ νωρίς." Η μάζα μπορεί να μην λείπει. απλώς μπορεί να μας λείπει.

Για πολλά χρόνια, οι αστρονόμοι φαντάζονται ότι οι πλανήτες σχηματίζονται όταν μεγάλα αντικείμενα συγκρούονται αργά, λιώνουν και ανασυνδυάζονται σε κάτι νέο. Αλλά αυτή η διαδικασία διαρκεί πολύ. Γνωρίζουμε ότι η Γη χρειάστηκε αρκετά εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί, για παράδειγμα.

Αλλά οι αστρονόμοι πιστεύουν όλο και περισσότερο ότι η οικοδόμηση πλανητών σε μια χρονική κλίμακα εκατομμυρίων ετών είναι λογική, είπε ο Konstantin Batygin, αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια που μελετά τον σχηματισμό των πλανητών και δεν συμμετείχε στη νέα εργασία.

«Αυτή δεν είναι κάποια παράλογα γρήγορη διαδικασία. Δεν είναι βιβλικό. Δεν είναι επτά ημέρες, ούτε έξι χιλιάδες χρόνια. Είναι ένα εκατομμύριο χρόνια», είπε. "Πολλά πράγματα μπορούν να συμβούν σε ένα εκατομμύριο τροχιές."

Μια σχετικά νέα, δημοφιλής θεωρία που ονομάζεται συσσώρευση βότσαλου προσφέρει έναν τρόπο. Σε αυτή τη θεωρία, πολλά μικροσκοπικά βότσαλα και κόκκοι σκόνης πέφτουν γρήγορα σε μεγαλύτερα αντικείμενα, υποδηλώνοντας ότι οι πλανήτες μπορούν να αναπτυχθούν ταχύτερα όταν μεγαλώνουν κατά μικρούς βαθμούς. Ο Batygin είπε ότι μεγάλο μέρος της έρευνας για τους σχηματισμούς πλανητών κατευθύνεται προς αυτή την κατεύθυνση και η νέα μελέτη του Manara δείχνει τον ίδιο τρόπο.

Επιπλέον, ο νεαρός αστέρας HL Tauri έχει παράσχει ισχυρές έμμεσες αποδείξεις ότι αυτό μπορεί να συμβαίνει. Το HL Tauri έχει έναν πρωτοπλανητικό δίσκο που περιβάλλεται από πολλαπλούς ομόκεντρους δακτυλίους. Πολλοί αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι δακτύλιοι έχουν σκαλιστεί από πλανήτες. Αν ναι, αυτοί οι πλανήτες έπρεπε να σχηματιστούν πολύ γρήγορα, επειδή το αστέρι μπορεί να είναι μόνο περίπου 100.000 ετών.

"Είναι πολύ σημαντικό, καθώς καθιστά την υπόθεση του πρώιμου σχηματισμού πλανητών πολύ πιο συναρπαστική", είπε ο Batygin.

Αλλά ο Manara δεν είναι σίγουρος ότι η ταχεία οικοδόμηση πλανητών λύνει το αρχικό αίνιγμα. Προσφέρει μια άλλη ασυνήθιστη πιθανότητα:Τα αστέρια μπορεί να αντλούν υλικό από πολύ έξω από τους δικούς τους δίσκους, αναμειγνύοντας νέα συστατικά.

Ένα αστέρι γεννιέται μέσα σε ένα διάχυτο νεφέλωμα που ονομάζεται μοριακό νέφος. Αλλά δεν χρησιμοποιεί τα πάντα στο σύννεφο. Είναι πιθανό κάποια υπολείμματα να μείνουν αρκετά για να τα χρησιμοποιήσουν οι πλανήτες αργότερα. Σκεφτείτε να φτιάξετε φρέσκα ζυμαρικά, προσθέτοντας σιγά σιγά μικρές ποσότητες αλευριού σε ένα υγρό, αυγό κέντρο. Εάν συμβαίνει αυτό, η συνολική ποσότητα υλικού που είναι διαθέσιμο για τη δημιουργία πλανητών υπερβαίνει την ποσότητα που θα έβλεπε η ALMA ή οποιοσδήποτε αστρονόμος σε ένα δεδομένο στιγμιότυπο.

Και πάλι, το HL Tauri προσφέρει ένα παράδειγμα. Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε πέρυσι, ο Hsi-Wei Yen στο ESO στο Garching και οι συνεργάτες του περιέγραψαν δύο νημάτια αέριου τόξου που συνδέονται με τον κεντρικό δίσκο του HL Tauri. Το ένα φαίνεται να ρέει προς την προοπτική μας στη Γη και το άλλο απλώνεται μακριά μας. Οι συγγραφείς δεν μπορούσαν να καταλάβουν εάν το αέριο ρέει προς τα μέσα ή έξω, αλλά η παρουσία του υποδηλώνει ότι κάθε σενάριο είναι τουλάχιστον δυνατό.

Ο Batygin λέει ότι η ιδέα της δημιουργίας σύννεφων έχει επίσης λογική.

«Τα αστέρια γεννιούνται σε σμήνη. δεν είναι σαν να σχηματίζονται μόνα τους. Αλλά έτσι έχουν σχεδιαστεί πολλές θεωρίες σχηματισμού πλανητών, με αστέρια να απομονώνονται από το κοσμικό τους περιβάλλον», είπε ο Batygin. «Αλλά γενικά, τα περιβάλλοντα σχηματισμού αστεριών είναι πραγματικά δυναμικά. Έχετε νεαρά, τεράστια αστέρια που γεννιούνται συνεχώς και ανατινάζονται σε σουπερνόβα. Συμβαίνουν όλα αυτά». Τέτοια δυναμικά περιβάλλοντα θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στο κοσκίνισμα της σκόνης και του αερίου σε πρωτοπλανητικούς δίσκους.

"Εάν ο δακτύλιος του δίσκου μπορεί να σας βοηθήσει να ανακυκλώσετε μέρος αυτού του υλικού και να το βάλετε ξανά στον δίσκο, αυτό θα ενισχύσει σημαντικά τον σχηματισμό των πλανητών", δήλωσε ο Ρούμπινγκ Ντονγκ, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Βικτώριας που δεν συμμετείχε στη νέα εργασία. /P>

Άλλοι ερευνητές έχουν υποστηρίξει ότι το αίνιγμα της μάζας δίσκου είναι σφάλμα της μέτρησης. Το ALMA είναι ένα ραδιοσυμβολόμετρο, που σημαίνει ότι έχει πολλά ραδιοφωνικά πιάτα που λειτουργούν συντονισμένα για να παρατηρούν πολύ μεγάλα μήκη κύματος φωτός. Αυτό επιτρέπει στο ALMA να βλέπει μικρά σωματίδια, όπως η σκόνη που τυλίγει ένα νεαρό αστέρι. Αλλά οι αστρονόμοι πρέπει να κάνουν κάποιες υποθέσεις σχετικά με τις παρατηρήσεις του για να υπολογίσουν τη μάζα ενός αντικειμένου. Είναι πιθανό να το κάνουν λάθος και υπάρχει περισσότερη σκόνη από ό,τι φαίνεται στα μάτια της ALMA.

Ο Manara αναγνωρίζει αυτό το επιχείρημα, αλλά λέει ότι ακόμη και αν οι μετρήσεις είναι σημαντικά απενεργοποιημένες, δεν αρκεί για να εξηγηθεί η διαφορά. «Από τις δύο πιθανότητες που καταλήξαμε, νομίζω ότι στο τέλος, η πραγματική ιδέα μπορεί να είναι ότι υπάρχει αλήθεια και στις δύο», είπε. "Τα σημαντικά πράγματα συμβαίνουν πολύ νωρίς και το περιβάλλον βοηθά."

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύτηκε στο Wired.com και στα Ισπανικά στη διεύθυνση Investigacionyciencia.es .