Teooria, kuidas planeedid moodustuvad, on olnud teadlaste jaoks kestev mõistatus. Kui astronoomidel on üsna hea arusaam sellest, kust pärinevad planeedisüsteemid - st uute tähtede ümber paiknevad tolmu ja gaasi protoplanetaarsed kettad (teise nimega „Nebular Theory“) -, siis on täielik arusaam sellest, kuidas need kettad lõpuks muutuvad piisavalt suureks objektiks, et nende enda all kokku kukkuda. raskusjõud on jäänud tabamatuks.
Kuid tänu Prantsuse, Austraalia ja Suurbritannia teadlaste meeskonna uuele uuringule näib, et kadunud pusletükk on lõpuks siiski leitud. Kasutades rea simulatsioone, on need teadlased näidanud, kuidas tolmulõksud - st piirkonnad, kus veerisuurused killud võiksid kokku koguda ja kokku kleepuda - on piisavalt levinud, et moodustada tasapinnalisi imitatsioone.
Nende uurimus pealkirjaga „Enda tekitatud tolmulõksud: planeedi moodustumise tõkete ületamine“ ilmus hiljuti Kuningliku Astronoomiaühingu igakuised teated.Prantsuse Lyoni astrofüüsika uurimiskeskuse (CRAL) dr Jean-Francois Gonzalez'i juhitud meeskond uuris teadlasi vaevanud planeetide moodustumise häirivast keskastmest.
Kuni viimase ajani on hästi aru saadud protsessist, mille käigus tolmu ja gaasi protoplanetaarsed kettad koonduvad küünarnukisuurusteks objektideks, ja protsess, mille abil tasapinnalised imitatsioonid (objektid, mille läbimõõt on sada meetrit või rohkem) moodustavad planeedisüdamikke. Kuid protsess, mis neid kahte silda ühendab - kus veeris kokku tuleb, et moodustada tasapinnalisi kujutisi - on jäänud teadmata.
Osa probleemist on olnud asjaolu, et päikesesüsteem, mis on olnud sajandeid meie ainus tugiraam, moodustas miljardeid aastaid tagasi. Kuid tänu hiljutistele avastustele (3453 kinnitatud eksoplaneeti ja nende loendamist) on astronoomidel olnud palju võimalusi uurida teisi süsteeme, mis on erinevas kujunemisjärgus. Nagu dr Gonzalez kuningliku astronoomiaühingu pressiteates selgitas:
„Siiani oleme vaeva näinud selle nimel, kuidas kivikesed planeetide moodustamiseks kokku saavad, ja siiski oleme nüüd avastanud teiste tähtede ümber orbiidil tohutu hulga planeete. See pani meid mõtlema, kuidas seda mõistatust lahendada. ”
Varem uskusid astronoomid, et planeedi moodustamisel lahutamatu tolmu püünised võivad eksisteerida ainult teatud keskkondades. Nendes kõrgrõhualades aeglustatakse suurte tolmuosade jõudmist punktini, kus nad suudavad kokku tulla. Need piirkonnad on äärmiselt olulised, kuna need on vastupidiseks planeedi moodustumise kahele peamisele takistusele, milleks on tõmbe- ja kiirkokkupõrked.
Tõmbumist põhjustab gaasi mõju tolmuteradele, mis põhjustab nende aeglustumist ja lõpuks triivimist kesktähte (kus neid tarbitakse). Kiirete kokkupõrgete puhul põhjustavad just suured veeris üksteise sisse purunemise ja purunemise, pöörates sellega liitmisprotsessi ümber. Seetõttu on vaja tolmu püüdjaid tagamaks, et tolmu terad aeglustuvad just nii palju, et need ei hävitaks üksteist kokkupõrkel.
Dr Gonzalez ja tema kolleegid viisid tolmupüüniste tavalisuse uurimiseks läbi arvutisimulatsioone, milles võeti arvesse seda, kuidas protoplanetaarses ketas olev tolm võib gaasikomponenti tõmmata - seda protsessi nimetatakse aerodünaamiliseks takistuseks ”. Kui gaasil on tavaliselt tolmuosakeste, eriti tolmurõngaste puhul, pidurdav mõju, võib juhtuda vastupidist.
Astronoomid on seda mõju kuni viimase ajani suuresti ignoreerinud, kuna see on üldiselt üsna tühine. Kuid nagu meeskond märkis, on see oluline tegur protoplanetaarsetes ketastes, mis on tuntud kui uskumatult tolmune keskkond. Selle stsenaariumi korral on tagurreaktsiooni aeglustamaks sissepoole liikuvaid tolmuterasid ja suru gaasi väljapoole, kus see moodustab kõrgsurvepiirkonnad - st “tolmu püünised”.
Pärast nende mõjude selgumist näitasid nende simulatsioonid, kuidas planeedid moodustuvad kolmes põhietapis. Esimeses etapis kasvavad tolmu terad suuruseks ja liiguvad kesktähe poole sissepoole. Teises kogunevad ja aeglustuvad nüüd veerisuurused suuremad terad. Kolmandas ja viimases etapis surutakse gaas tagasireaktsiooni abil väljapoole, luues tolmu püüduri piirkonnad, kuhu see koguneb.
Need lõksud võimaldavad kivikestel agregeeruda, moodustades tasapinnalised kujutised ja lõpuks planeedi suurused maailmad. Selle mudeli abil on astronoomidel nüüd kindel ettekujutus, kuidas planeetide moodustumine läheb tolmustest ketastest kuni planeedisimulaatoriteni. Lisaks Päikesesüsteemi kujunemise põhiküsimuse lahendamisele võivad sellised uuringud osutuda eksoplaneetide uurimisel ülioluliseks.
Maapealsed ja kosmosevaatluskeskused on juba märganud tumedate ja heledate rõngaste esinemist, mis moodustuvad kaugete tähtede ümber protoplanetaarsetes ketastes - mis arvatakse olevat tolmu püünised. Need süsteemid võiksid anda astronoomidele võimaluse seda uut mudelit testida, kuna nad jälgivad, kuidas planeedid aeglaselt kokku saavad. Gonzalez märkis:
„Avastasime põnevusega, et õigete koostisosade olemasolul võivad tolmulõksud tekkida spontaanselt, väga erinevates keskkondades. See on lihtne ja jõuline lahendus pikaajalisele probleemile planeedi moodustamisel. ”
