Vallankumous astrofysiikassa: Uusi malli planeettojen muodostumiselle!

Vallankumous astrofysiikassa: Uusi malli planeettojen muodostumiselle!

Heinäkuun 21. päivänä 2025 esitellään uusi koe, joka edustaa merkittävää edistystä planeettojen muodostumisen tutkimuksessa. Greifswaldin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet vesitornadomallin, joka simuloi monimutkaisia ​​prosesseja nuoria tähtiä ympäröivissä akkretiolevyissä. Näillä akkretiolevyillä on ratkaiseva rooli astrofysiikassa, ne kuljettavat ainetta keskeisiin esineisiin ja mahdollistavat planeettojen muodostumisen.

Kertymäkiekoissa, jotka koostuvat pyörivästä kaasusta ja pölystä, mikroskooppiset hiukkaset kiertävät keskeistä kohdetta, joka vaikuttaa ympäröivään alueeseen painovoimansa kautta. Näiden levyjen kaasu sisältää atomi- ja ionisoituja kaasuja sekä tähtienvälistä pölyä. Prosessin aikana keskeiset esineet saavat massaa, kun osa kaasusta saavuttaa kiekon keskustan. Näitä dynaamisia prosesseja on kuitenkin vaikea havaita, mikä haastaa tähtitieteen tutkimusta.

Vesitornado malli

Äskettäin kehitetty vesitornadomalli toimii prototyyppinä planeettoja muodostavien akkretiolevyjen liikkeiden toistamisessa. Max Planck Institute for Astronomyssa (MPIA) työskentelevän Mario Flockin kanssa työskentelevät tutkijat ovat havainneet, että gravitaatiokentän olosuhteiden simulointi voidaan saavuttaa asettamalla kokeellisesti kaksi erileveää pleksilasisylinteriä. Tämä saa veden pyörimään ja luo suppilon, joka jäljittelee protoplanetaarisen levyn ominaisuuksia.

Ensimmäiset kokeet polypropeenipalloilla virtauskäyttäytymisen analysoimiseksi osoittivat, että monet näistä palloista eivät vastanneet Keplerin ensimmäistä lakia, kun taas muut lait toistettiin hyvin. Nämä havainnot ovat lupaavia, koska ne voivat mahdollistaa paremman ymmärryksen akkretiolevyjen fysikaalisista ominaisuuksista.

Lisää oivalluksia ja haasteita

Kasvulevyjen simuloinnin haasteet ovat merkittäviä. Näiden kiekkojen halkaisija voi vaihdella muutamasta sadasta tähtitieteellisestä yksiköstä satoihin parsekkeihin, ja aine voi ylittää keskeisen kohteen massan 1-2 suuruusluokkaa. Lisäksi näiden levyjen lämpörakenne voi nousta miljooniin kelvineihin, mikä lisää simulaatioiden monimutkaisuutta entisestään.

Kertymäkiekkojen säteilyprofiili, joka vastaa niiden kirkkaudesta, koostuu useiden renkaiden säteilystä eri lämpötiloissa ja vaihtelee infrapunasta koviin röntgensäteisiin. Tämä tekee välttämättömäksi verrata simulaatioita todellisiin mittauksiin mahdollisten laskennallisten artefaktien välttämiseksi.

Vesitornadomalli voisi auttaa lievittämään joitain näistä vaikeuksista ja on lupaava lähestymistapa planeettojen muodostavien kiekkojen prosessien tutkimiseen. Tutkijat toivovat tekevänsä säätöjä tarkkuuden parantamiseksi entisestään, millä voi mahdollisesti olla kauaskantoisia vaikutuksia tähtitiedeen.

Greifswaldin yliopiston tutkijoiden lisäksi projektissa on mukana myös useita MPIA:n tutkijoita. Mario Flock, joka johtaa MPIA:n työryhmää, sai ERC Consolidator Grantin hankkeelle, jossa tutkittiin nousevia planeettajärjestelmiä, mikä korostaa tämän tutkimuksen merkitystä.

Lisätietoa akkretiolevyistä ja niiden ominaisuuksista löytyy kattavista raporteista osoitteesta Cosmos Epäsuora sekä oivalluksissa Greifswaldin yliopisto.