Revolucija u astrofizici: Novi model nastanka planeta!

Revolucija u astrofizici: Novi model nastanka planeta!

21. srpnja 2025. bit će predstavljen novi eksperiment koji predstavlja značajan napredak u proučavanju nastanka planeta. Znanstvenici sa Sveučilišta u Greifswaldu razvili su model vodenog tornada koji simulira složene procese u akrecijskim diskovima koji okružuju mlade zvijezde. Ovi akrecijski diskovi igraju ključnu ulogu u astrofizici, prenoseći materiju do središnjih objekata i omogućujući formiranje planeta.

U akrecijskim diskovima, koji se sastoje od rotirajućeg plina i prašine, mikroskopske čestice kruže oko središnjeg objekta koji svojom gravitacijom utječe na okolno područje. Plin u tim diskovima sadrži atomske i ionizirane plinove, kao i međuzvjezdanu prašinu. Tijekom procesa, središnji objekti dobivaju masu kako dio plina dospije u središte diska. Međutim, ove dinamičke procese teško je promatrati, što predstavlja izazov za istraživanja u astronomiji.

Model vodenog tornada

Novorazvijeni model vodenog tornada djeluje kao prototip za repliciranje kretanja u akrecijskim diskovima koji stvaraju planete. Znanstvenici koji rade s Mariom Flockom, koji radi na Max Planck institutu za astronomiju (MPIA), otkrili su da se simulacija uvjeta gravitacijskog polja može postići eksperimentalnim postavljanjem dva cilindra od pleksiglasa različitih širina. To uzrokuje rotaciju vode, stvarajući lijevak koji oponaša svojstva protoplanetarnog diska.

Početni eksperimenti s polipropilenskim kuglama za analizu ponašanja protoka pokazali su da mnoge od tih kugli ne odgovaraju Keplerovom prvom zakonu, dok su se drugi zakoni dobro reproducirali. Ova su otkrića obećavajuća jer bi mogla omogućiti bolje razumijevanje fizičkih svojstava akrecijskih diskova.

Dodatni uvidi i izazovi

Izazovi u simulaciji akrecijskih diskova su značajni. Ovi diskovi mogu biti u promjeru od nekoliko stotina astronomskih jedinica do stotina parseka, a materija može premašiti masu središnjeg objekta za 1-2 reda veličine. Osim toga, toplinska struktura ovih diskova može doseći milijune Kelvina, što dodatno povećava složenost simulacija.

Profil zračenja akrecijskih diskova, koji je odgovoran za njihovu svjetlinu, sastoji se od zračenja mnogih prstenova na različitim temperaturama i kreće se od infracrvenih do jakih X-zraka. Zbog toga je nužno usporediti simulacije sa stvarnim mjerenjima kako bi se izbjegli potencijalni računalni artefakti.

Model vodenog tornada mogao bi pomoći u ublažavanju nekih od ovih poteškoća i obećavajući je pristup proučavanju procesa u diskovima koji formiraju planete. Znanstvenici se nadaju da će napraviti prilagodbe kako bi dodatno poboljšali točnost, što bi potencijalno moglo imati dalekosežne implikacije na astronomiju.

Osim istraživača sa Sveučilišta u Greifswaldu, u ovaj projekt uključeno je i nekoliko znanstvenika iz MPIA-e. Mario Flock, koji vodi radnu skupinu u MPIA-i, dobio je ERC Consolidator Grant za projekt proučavanja planetarnih sustava u nastajanju, naglašavajući važnost ovog istraživanja.

Daljnje pojedinosti o akrecijskim diskovima i njihovim svojstvima mogu se pronaći u opsežnim izvješćima iz Kozmos Indirektno kao i u spoznajama o Sveučilište u Greifswaldu.