Επανάσταση στην αστροφυσική: Νέο μοντέλο για το σχηματισμό πλανητών!

Επανάσταση στην αστροφυσική: Νέο μοντέλο για το σχηματισμό πλανητών!

Στις 21 Ιουλίου 2025, θα παρουσιαστεί ένα νέο πείραμα που αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στη μελέτη του σχηματισμού πλανητών. Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Γκρέιφσβαλντ ανέπτυξαν ένα μοντέλο υδάτινου ανεμοστρόβιλου που προσομοιώνει τις πολύπλοκες διαδικασίες σε δίσκους προσαύξησης που περιβάλλουν νεαρά αστέρια. Αυτοί οι δίσκοι προσαύξησης παίζουν κρίσιμο ρόλο στην αστροφυσική, μεταφέροντας ύλη σε κεντρικά αντικείμενα και επιτρέποντας το σχηματισμό πλανητών.

Στους δίσκους προσαύξησης, που αποτελούνται από περιστρεφόμενο αέριο και σκόνη, μικροσκοπικά σωματίδια περιφέρονται γύρω από ένα κεντρικό αντικείμενο που επηρεάζει τη γύρω περιοχή μέσω της βαρύτητάς του. Το αέριο σε αυτούς τους δίσκους περιέχει ατομικά και ιονισμένα αέρια καθώς και διαστρική σκόνη. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, τα κεντρικά αντικείμενα αποκτούν μάζα καθώς μέρος του αερίου φτάνει στο κέντρο του δίσκου. Ωστόσο, αυτές οι δυναμικές διαδικασίες είναι δύσκολο να παρατηρηθούν, γεγονός που προκαλεί την έρευνα στην αστρονομία.

Το μοντέλο του ανεμοστρόβιλου νερού

Το πρόσφατα αναπτυγμένο μοντέλο υδροστρόβιλου λειτουργεί ως πρωτότυπο για την αναπαραγωγή των κινήσεων σε δίσκους προσαύξησης που σχηματίζουν πλανήτες. Οι επιστήμονες που εργάζονται με τον Mario Flock, ο οποίος εργάζεται στο Ινστιτούτο Αστρονομίας Max Planck (MPIA), ανακάλυψαν ότι μια προσομοίωση των συνθηκών του βαρυτικού πεδίου μπορεί να επιτευχθεί δημιουργώντας πειραματικά δύο κυλίνδρους Plexiglas διαφορετικού πλάτους. Αυτό προκαλεί την περιστροφή του νερού, δημιουργώντας μια χοάνη που μιμείται τις ιδιότητες ενός πρωτοπλανητικού δίσκου.

Τα αρχικά πειράματα με σφαίρες πολυπροπυλενίου για την ανάλυση της συμπεριφοράς ροής έδειξαν ότι πολλές από αυτές τις σφαίρες δεν αντιστοιχούσαν στον πρώτο νόμο του Κέπλερ, ενώ άλλοι νόμοι αναπαράχθηκαν καλά. Αυτά τα ευρήματα είναι πολλά υποσχόμενα καθώς θα μπορούσαν να επιτρέψουν την καλύτερη κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων των δίσκων προσαύξησης.

Πρόσθετες γνώσεις και προκλήσεις

Οι προκλήσεις στην προσομοίωση δίσκων προσαύξησης είναι σημαντικές. Αυτοί οι δίσκοι μπορεί να κυμαίνονται σε διάμετρο από μερικές εκατοντάδες αστρονομικές μονάδες έως εκατοντάδες παρσέκ, και η ύλη μπορεί να υπερβαίνει τη μάζα του κεντρικού αντικειμένου κατά 1-2 τάξεις μεγέθους. Επιπλέον, η θερμική δομή αυτών των δίσκων μπορεί να φτάσει τα εκατομμύρια Kelvin, γεγονός που αυξάνει περαιτέρω την πολυπλοκότητα των προσομοιώσεων.

Το προφίλ ακτινοβολίας των δίσκων προσαύξησης, το οποίο είναι υπεύθυνο για τη φωτεινότητά τους, αποτελείται από ακτινοβολία από πολλούς δακτυλίους σε διαφορετικές θερμοκρασίες και κυμαίνεται από υπέρυθρες έως σκληρές ακτίνες Χ. Αυτό καθιστά απαραίτητη τη σύγκριση των προσομοιώσεων με πραγματικές μετρήσεις για την αποφυγή πιθανών υπολογιστικών τεχνουργημάτων.

Το μοντέλο υδάτινου ανεμοστρόβιλου θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανακούφιση ορισμένων από αυτές τις δυσκολίες και είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για τη μελέτη διεργασιών σε δίσκους σχηματισμού πλανητών. Οι επιστήμονες ελπίζουν να κάνουν προσαρμογές για να βελτιώσουν περαιτέρω την ακρίβεια, η οποία θα μπορούσε ενδεχομένως να έχει εκτεταμένες επιπτώσεις στην αστρονομία.

Εκτός από τους ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Greifswald, αρκετοί επιστήμονες από το MPIA συμμετέχουν επίσης σε αυτό το έργο. Ο Mario Flock, ο οποίος ηγείται μιας ομάδας εργασίας στο MPIA, έλαβε ένα ERC Consolidator Grant για ένα έργο μελέτης αναδυόμενων πλανητικών συστημάτων, υπογραμμίζοντας τη σημασία αυτής της έρευνας.

Περισσότερες λεπτομέρειες για τους δίσκους προσαύξησης και τις ιδιότητές τους μπορείτε να βρείτε στις εκτενείς αναφορές από Cosmos Indirect καθώς και στις ιδέες του Πανεπιστήμιο του Greifswald.