Революция в астрофизиката: Нов модел за формирането на планетите!

Революция в астрофизиката: Нов модел за формирането на планетите!

На 21 юли 2025 г. ще бъде представен нов експеримент, който представлява значителен напредък в изследването на формирането на планетите. Учени от университета в Грайфсвалд са разработили модел на водно торнадо, който симулира сложните процеси в акреционните дискове около младите звезди. Тези акреционни дискове играят решаваща роля в астрофизиката, транспортирайки материята до централните обекти и позволявайки формирането на планети.

В акреционните дискове, които се състоят от въртящ се газ и прах, микроскопичните частици обикалят около централен обект, който влияе върху околната среда чрез своята гравитация. Газът в тези дискове съдържа атомни и йонизирани газове, както и междузвезден прах. По време на процеса централните обекти придобиват маса, тъй като част от газа достига центъра на диска. Тези динамични процеси обаче са трудни за наблюдение, което е предизвикателство за изследванията в астрономията.

Моделът на водното торнадо

Новоразработеният модел на водно торнадо действа като прототип за възпроизвеждане на движенията в планетообразуващите акреционни дискове. Учените, работещи с Марио Флок, който работи в Института за астрономия Макс Планк (MPIA), са открили, че симулация на условията на гравитационното поле може да бъде постигната чрез експериментално създаване на два плексигласови цилиндъра с различна ширина. Това кара водата да се върти, създавайки фуния, която имитира свойствата на протопланетен диск.

Първоначалните експерименти с полипропиленови сфери за анализ на поведението на потока показаха, че много от тези сфери не съответстват на първия закон на Кеплер, докато други закони се възпроизвеждат добре. Тези открития са обещаващи, тъй като биха могли да позволят по-добро разбиране на физическите свойства на акреционните дискове.

Допълнителни прозрения и предизвикателства

Предизвикателствата при симулирането на акреционни дискове са значителни. Тези дискове могат да варират в диаметър от няколкостотин астрономически единици до стотици парсеци, а материята може да надвишава масата на централния обект с 1-2 порядъка. В допълнение, термичната структура на тези дискове може да достигне милиони келвини, което допълнително увеличава сложността на симулациите.

Радиационният профил на акреционните дискове, който е отговорен за тяхната яркост, се състои от радиация от много пръстени при различни температури и варира от инфрачервени до твърди рентгенови лъчи. Това налага сравняването на симулациите с реални измервания, за да се избегнат потенциални изчислителни артефакти.

Моделът на водното торнадо може да помогне за облекчаване на някои от тези трудности и е обещаващ подход за изучаване на процесите в планетообразуващите дискове. Учените се надяват да направят корекции за по-нататъшно подобряване на точността, което потенциално може да има далечни последици за астрономията.

В допълнение към изследователите от университета в Грайфсвалд, няколко учени от MPIA също участват в този проект. Марио Флок, който ръководи работна група в MPIA, получи грант от ERC Consolidator за проект за изследване на нововъзникващи планетарни системи, подчертавайки важността на това изследване.

Допълнителни подробности за акреционните дискове и техните свойства могат да бъдат намерени в изчерпателните доклади от Космос Индиректен както и в прозренията на Университет Грайфсвалд.