Revoliucija astrofizikoje: naujas planetų formavimo modelis!

Revoliucija astrofizikoje: naujas planetų formavimo modelis!

2025 m. liepos 21 d. bus pristatytas naujas eksperimentas, kuris reiškia reikšmingą pažangą tiriant planetų formavimąsi. Greifsvaldo universiteto mokslininkai sukūrė vandens tornado modelį, kuris imituoja sudėtingus procesus jaunų žvaigždžių supimo diskuose. Šie akreciniai diskai atlieka lemiamą vaidmenį astrofizikoje, pernešdami medžiagą į centrinius objektus ir sudarydami sąlygas formuotis planetoms.

Akreciniuose diskuose, kuriuos sudaro besisukančios dujos ir dulkės, mikroskopinės dalelės skrieja aplink centrinį objektą, kuris savo gravitacija įtakoja aplinkinę sritį. Šiuose diskuose esančiose dujose yra atominių ir jonizuotų dujų, taip pat tarpžvaigždinių dulkių. Proceso metu centriniai objektai įgyja masę, kai dalis dujų pasiekia disko centrą. Tačiau šiuos dinamiškus procesus sunku stebėti, o tai kelia iššūkį astronomijos tyrimams.

Vandens tornado modelis

Naujai sukurtas vandens tornado modelis veikia kaip prototipas, atkartojantis planetą formuojančių akrecinių diskų judesius. Mokslininkai, dirbantys su Mario Flocku, dirbančiu Maxo Plancko astronomijos institute (MPIA), išsiaiškino, kad gravitacinio lauko sąlygų modeliavimą galima pasiekti eksperimentiškai nustatant du skirtingo pločio plexiglas cilindrus. Dėl to vanduo sukasi ir susidaro piltuvas, imituojantis protoplanetinio disko savybes.

Pradiniai eksperimentai su polipropileno sferomis srauto elgsenai analizuoti parodė, kad daugelis šių sferų neatitiko pirmojo Keplerio dėsnio, o kiti dėsniai buvo atkurti gerai. Šie atradimai yra daug žadantys, nes jie gali padėti geriau suprasti fizines akrecinių diskų savybes.

Papildomos įžvalgos ir iššūkiai

Akrecijos diskų modeliavimo iššūkiai yra dideli. Šių diskų skersmuo gali svyruoti nuo kelių šimtų astronominių vienetų iki šimtų parsekų, o medžiaga gali viršyti centrinio objekto masę 1-2 dydžiais. Be to, šių diskų šiluminė struktūra gali siekti milijonus kelvinų, o tai dar labiau padidina modeliavimo sudėtingumą.

Akrecinių diskų spinduliuotės profilį, kuris yra atsakingas už jų ryškumą, sudaro spinduliuotė iš daugelio žiedų, esant skirtingoms temperatūroms ir svyruoja nuo infraraudonųjų iki kietųjų rentgeno spindulių. Dėl to būtina palyginti modeliavimą su tikrais matavimais, kad būtų išvengta galimų skaičiavimo artefaktų.

Vandens tornado modelis galėtų padėti sušvelninti kai kuriuos iš šių sunkumų ir yra perspektyvus būdas tirti procesus planetų formavimo diskuose. Mokslininkai tikisi atlikti pakeitimus, kad dar labiau pagerintų tikslumą, o tai gali turėti didelių pasekmių astronomijai.

Be Greifsvaldo universiteto mokslininkų, šiame projekte taip pat dalyvauja keli MPIA mokslininkai. Mario Flockas, vadovaujantis MPIA darbo grupei, gavo ERC Consolidator Grant projektą, skirtą besiformuojančių planetų sistemų tyrinėjimui, pabrėždamas šio tyrimo svarbą.

Daugiau informacijos apie akrecijos diskus ir jų savybes rasite išsamiose ataskaitose iš Kosmosas Netiesioginis taip pat įžvalgose Greifsvaldo universitetas.