Forradalom az asztrofizikában: új modell a bolygók kialakulásához!

Forradalom az asztrofizikában: új modell a bolygók kialakulásához!

2025. július 21-én egy újszerű kísérletet mutatnak be, amely jelentős előrelépést jelent a bolygókeletkezés tanulmányozásában. A Greifswaldi Egyetem tudósai olyan vízi tornádómodellt fejlesztettek ki, amely a fiatal csillagokat körülvevő akkréciós korongokban zajló összetett folyamatokat szimulálja. Ezek az akkréciós korongok döntő szerepet játszanak az asztrofizikában, az anyagot központi objektumokhoz szállítják, és lehetővé teszik a bolygók kialakulását.

Az akkréciós korongokban, amelyek forgó gázból és porból állnak, mikroszkopikus részecskék keringenek egy központi tárgy körül, amely gravitációján keresztül befolyásolja a környező területet. A korongokban lévő gáz atomi és ionizált gázokat, valamint csillagközi port tartalmaz. A folyamat során a központi tárgyak tömege nő, ahogy a gáz egy része eléri a korong közepét. Ezeket a dinamikus folyamatokat azonban nehéz megfigyelni, ami kihívást jelent a csillagászat kutatásában.

A vízi tornádó modell

Az újonnan kifejlesztett vízi tornádó modell prototípusként működik a bolygóképző akkréciós korongokban történő mozgások replikálásához. Mario Flockkal, a Max Planck Csillagászati ​​Intézetben (MPIA) dolgozó tudósok felfedezték, hogy a gravitációs térviszonyok szimulációja megvalósítható két különböző szélességű plexihenger kísérleti felállításával. Ez a víz forgását idézi elő, ami egy protoplanetáris korong tulajdonságait utánzó tölcsért hoz létre.

A polipropilén gömbökkel végzett kezdeti kísérletek az áramlási viselkedés elemzésére azt mutatták, hogy sok ilyen gömb nem felelt meg Kepler első törvényének, míg a többi törvényt jól reprodukálták. Ezek az eredmények ígéretesek, mivel lehetővé teszik az akkréciós korongok fizikai tulajdonságainak jobb megértését.

További meglátások és kihívások

Az akkréciós korongok szimulálásával kapcsolatos kihívások jelentősek. Ezeknek a korongoknak az átmérője néhány száz csillagászati ​​egységtől több száz parszekig terjedhet, és az anyag 1-2 nagyságrenddel meghaladhatja a központi objektum tömegét. Ráadásul ezeknek a lemezeknek a hőszerkezete elérheti a több millió Kelvint, ami tovább növeli a szimulációk bonyolultságát.

Az akkréciós korongok sugárzási profilja, amely a fényességükért felelős, számos, különböző hőmérsékletű gyűrűből származó sugárzásból tevődik össze, az infravöröstől a kemény röntgensugarakig. Ez szükségessé teszi a szimulációk valós mérésekkel való összehasonlítását az esetleges számítási műtermékek elkerülése érdekében.

A vízi tornádó modell segíthet enyhíteni néhány ilyen nehézséget, és ígéretes megközelítés a bolygóképző korongokban zajló folyamatok tanulmányozására. A tudósok azt remélik, hogy a pontosság további javítása érdekében módosításokat hajtanak végre, amelyek potenciálisan messzemenő kihatással lehetnek a csillagászatra.

A projektben a Greifswaldi Egyetem kutatóin kívül az MPIA több tudósa is részt vesz. Mario Flock, aki az MPIA munkacsoportját vezeti, ERC Consolidator Grant-ot kapott egy feltörekvő bolygórendszerek tanulmányozására irányuló projektre, hangsúlyozva ennek a kutatásnak a fontosságát.

Az akkréciós korongokról és tulajdonságaikról további részleteket találhat az átfogó jelentésekben Cosmos Indirect valamint a meglátásaiban Greifswaldi Egyetem.