Revolutsioon astrofüüsikas: uus mudel planeetide tekkeks!

Revolutsioon astrofüüsikas: uus mudel planeetide tekkeks!

21. juulil 2025 esitletakse uudset eksperimenti, mis kujutab endast olulist edasiminekut planeetide tekke uurimisel. Greifswaldi ülikooli teadlased on välja töötanud veetornaado mudeli, mis simuleerib keerulisi protsesse noori tähti ümbritsevates akretsiooniketastes. Need akretsioonikettad mängivad astrofüüsikas olulist rolli, transpordivad ainet kesksetele objektidele ja võimaldavad planeetide teket.

Akretsiooniketastes, mis koosnevad pöörlevast gaasist ja tolmust, tiirlevad mikroskoopilised osakesed ümber keskse objekti, mis oma raskusjõu kaudu ümbritsevat ala mõjutab. Nendes ketastes sisalduv gaas sisaldab aatom- ja ioniseeritud gaase ning tähtedevahelist tolmu. Protsessi käigus omandavad kesksed objektid massi, kui osa gaasist jõuab ketta keskmesse. Neid dünaamilisi protsesse on aga raske jälgida, mis seab astronoomiauuringutele väljakutse.

Veetornaado mudel

Äsja välja töötatud veetornaado mudel toimib prototüübina planeeti moodustavates akretsiooniketastes toimuvate liikumiste kordamiseks. Max Plancki astronoomiainstituudis (MPIA) töötava Mario Flockiga töötavad teadlased on avastanud, et gravitatsioonivälja tingimusi saab simuleerida kahe erineva laiusega pleksiklaasilindri eksperimentaalse seadistamisega. See paneb vee pöörlema, luues lehtri, mis jäljendab protoplanetaarse ketta omadusi.

Esialgsed katsed polüpropüleensfääridega voolukäitumise analüüsimiseks näitasid, et paljud neist keradest ei vastanud Kepleri esimesele seadusele, samas kui teised seadused olid hästi reprodutseeritud. Need leiud on paljutõotavad, kuna need võimaldavad paremini mõista akretsiooniketaste füüsikalisi omadusi.

Täiendavad arusaamad ja väljakutsed

Akretsiooniketaste simuleerimise väljakutsed on märkimisväärsed. Nende ketaste läbimõõt võib ulatuda mõnesajast astronoomilisest ühikust sadade parsekideni ja aine võib ületada keskse objekti massi 1-2 suurusjärku. Lisaks võib nende ketaste soojusstruktuur ulatuda miljonite kelviniteni, mis suurendab veelgi simulatsioonide keerukust.

Akretsiooniketaste kiirgusprofiil, mis vastutab nende heleduse eest, koosneb paljude rõngaste kiirgusest erinevatel temperatuuridel ja ulatub infrapunast kõva röntgenikiirguseni. See muudab vajalikuks võrrelda simulatsioone tegelike mõõtmistega, et vältida võimalikke arvutuslikke artefakte.

Veetornaado mudel võib aidata leevendada mõnda neist raskustest ja on paljutõotav lähenemisviis planeete moodustavate ketaste protsesside uurimisel. Teadlased loodavad täpsuse edasiseks parandamiseks teha kohandusi, millel võib olla astronoomiale kaugeleulatuv mõju.

Lisaks Greifswaldi ülikooli teadlastele on sellesse projekti kaasatud ka mitmed MPIA teadlased. Mario Flock, kes juhib MPIA töörühma, sai ERC Consolidator Granti projekti jaoks, mille eesmärk oli uurida tekkivaid planeedisüsteeme, rõhutades selle uurimistöö tähtsust.

Lisateavet akretsiooniketaste ja nende omaduste kohta leiate põhjalikest aruannetest alates Kosmos kaudne kui ka ülevaadetes Greifswaldi ülikool.