Revolūcija astrofizikā: jauns planētu veidošanās modelis!

Revolūcija astrofizikā: jauns planētu veidošanās modelis!

2025. gada 21. jūlijā tiks prezentēts jauns eksperiments, kas ir nozīmīgs progress planētu veidošanās pētījumos. Greifsvaldes universitātes zinātnieki ir izstrādājuši ūdens tornado modeli, kas simulē sarežģītos procesus akrecijas diskos, kas ieskauj jaunas zvaigznes. Šiem akrecijas diskiem ir izšķiroša nozīme astrofizikā, transportējot vielu uz centrālajiem objektiem un nodrošinot planētu veidošanos.

Akrecijas diskos, kas sastāv no rotējošas gāzes un putekļiem, mikroskopiskas daļiņas riņķo ap centrālo objektu, kas ar gravitācijas spēku ietekmē apkārtējo teritoriju. Šajos diskos esošā gāze satur atomu un jonizētas gāzes, kā arī starpzvaigžņu putekļus. Procesa laikā centrālie objekti iegūst masu, jo daļa no gāzes sasniedz diska centru. Tomēr šos dinamiskos procesus ir grūti novērot, kas izaicina astronomijas pētījumus.

Ūdens tornado modelis

Jaunizstrādātais ūdens tornado modelis darbojas kā prototips kustību atkārtošanai planētu veidojošos akrecijas diskos. Zinātnieki, kas strādā ar Mario Flock, kurš strādā Maksa Planka Astronomijas institūtā (MPIA), ir atklājuši, ka gravitācijas lauka apstākļu simulāciju var panākt, eksperimentāli uzstādot divus dažāda platuma plexiglas cilindrus. Tas izraisa ūdens griešanos, radot piltuvi, kas atdarina protoplanetāra diska īpašības.

Sākotnējie eksperimenti ar polipropilēna sfērām, lai analizētu plūsmas uzvedību, parādīja, ka daudzas no šīm sfērām neatbilda Keplera pirmajam likumam, savukārt citi likumi tika labi reproducēti. Šie atklājumi ir daudzsološi, jo tie varētu ļaut labāk izprast akrecijas disku fiziskās īpašības.

Papildu atziņas un izaicinājumi

Problēmas, kas saistītas ar akrecijas disku simulēšanu, ir nozīmīgas. Šo disku diametrs var būt no dažiem simtiem astronomisku vienību līdz simtiem parseku, un matērija var pārsniegt centrālā objekta masu par 1-2 kārtām. Turklāt šo disku termiskā struktūra var sasniegt miljoniem kelvinu, kas vēl vairāk palielina simulāciju sarežģītību.

Akrecijas disku starojuma profils, kas ir atbildīgs par to spilgtumu, sastāv no starojuma no daudziem gredzeniem dažādās temperatūrās un diapazonā no infrasarkanajiem līdz cietajiem rentgena stariem. Tāpēc ir jāsalīdzina simulācijas ar reāliem mērījumiem, lai izvairītos no iespējamiem skaitļošanas artefaktiem.

Ūdens tornado modelis varētu palīdzēt mazināt dažas no šīm grūtībām un ir daudzsološa pieeja procesu pētīšanai planētu veidojošos diskos. Zinātnieki cer veikt korekcijas, lai vēl vairāk uzlabotu precizitāti, kas potenciāli varētu radīt tālejošu ietekmi uz astronomiju.

Papildus Greifsvaldes universitātes pētniekiem šajā projektā ir iesaistīti arī vairāki MPIA zinātnieki. Mario Flock, kurš vada MPIA darba grupu, saņēma ERC Consolidator Grant projektu, lai pētītu topošās planētu sistēmas, uzsverot šī pētījuma nozīmi.

Sīkāku informāciju par akrecijas diskiem un to īpašībām var atrast visaptverošajos pārskatos no Kosmoss Netiešais kā arī ieskatos par Greifsvaldes Universitāte.