Revolution i astrofysik: Ny model for dannelsen af ​​planeter!

Revolution i astrofysik: Ny model for dannelsen af ​​planeter!

Den 21. juli 2025 vil et nyt eksperiment blive præsenteret, der repræsenterer et betydeligt fremskridt i studiet af planetdannelse. Forskere ved universitetet i Greifswald har udviklet en vandtornadomodel, der simulerer de komplekse processer i tilvækstskiver omkring unge stjerner. Disse tilvækstskiver spiller en afgørende rolle i astrofysikken, transporterer stof til centrale objekter og muliggør dannelsen af ​​planeter.

I tilvækstskiver, som består af roterende gas og støv, kredser mikroskopiske partikler om et centralt objekt, der påvirker det omkringliggende område gennem dets tyngdekraft. Gassen i disse skiver indeholder atomare og ioniserede gasser samt interstellart støv. Under processen får de centrale objekter masse, da noget af gassen når midten af ​​skiven. Disse dynamiske processer er dog svære at observere, hvilket udfordrer forskningen inden for astronomi.

Vandtornado-modellen

Den nyudviklede vandtornadomodel fungerer som en prototype til at replikere bevægelserne i planetdannende tilvækstskiver. Forskerne, der arbejder med Mario Flock, som arbejder ved Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), har opdaget, at en simulering af gravitationsfeltforholdene kan opnås ved eksperimentelt at opsætte to plexiglascylindre af forskellig bredde. Dette får vandet til at rotere, hvilket skaber en tragt, der efterligner egenskaberne af en protoplanetarisk skive.

Indledende eksperimenter med polypropylenkugler til at analysere strømningsadfærd viste, at mange af disse kugler ikke svarede til Keplers første lov, mens andre love blev gengivet godt. Disse resultater er lovende, da de kunne give en bedre forståelse af de fysiske egenskaber af accretion disks.

Yderligere indsigt og udfordringer

Udfordringerne med at simulere accretion disks er betydelige. Disse skiver kan variere i diameter fra et par hundrede astronomiske enheder til hundredvis af parsecs, og stoffet kan overstige massen af ​​det centrale objekt med 1-2 størrelsesordener. Derudover kan den termiske struktur af disse diske nå millioner af Kelvin, hvilket yderligere øger kompleksiteten af ​​simuleringerne.

Strålingsprofilen af ​​tilvækstskiver, som er ansvarlig for deres lysstyrke, er sammensat af stråling fra mange ringe ved forskellige temperaturer og spænder fra infrarøde til hårde røntgenstråler. Dette gør det nødvendigt at sammenligne simuleringerne med reelle målinger for at undgå potentielle beregningsartefakter.

Vandtornadomodellen kan hjælpe med at afhjælpe nogle af disse vanskeligheder og er en lovende tilgang til at studere processer i planetdannende skiver. Forskere håber at foretage justeringer for yderligere at forbedre nøjagtigheden, hvilket potentielt kan have vidtrækkende konsekvenser for astronomi.

Ud over forskerne fra universitetet i Greifswald er flere forskere fra MPIA også involveret i dette projekt. Mario Flock, der leder en arbejdsgruppe hos MPIA, modtog et ERC Consolidator Grant til et projekt, der skal studere nye planetsystemer, hvilket understreger vigtigheden af ​​denne forskning.

Yderligere detaljer om accretion disks og deres egenskaber kan findes i de omfattende rapporter fra Cosmos Indirekte samt i indsigten af Universitetet i Greifswald.