Revolutie in de astrofysica: nieuw model voor de vorming van planeten!

Revolutie in de astrofysica: nieuw model voor de vorming van planeten!

Op 21 juli 2025 zal een nieuw experiment worden gepresenteerd dat een aanzienlijke vooruitgang betekent in de studie van planeetvorming. Wetenschappers van de Universiteit van Greifswald hebben een watertornadomodel ontwikkeld dat de complexe processen in accretieschijven rond jonge sterren simuleert. Deze accretieschijven spelen een cruciale rol in de astrofysica, omdat ze materie naar centrale objecten transporteren en de vorming van planeten mogelijk maken.

In accretieschijven, die bestaan ​​uit roterend gas en stof, cirkelen microscopisch kleine deeltjes rond een centraal object dat door zijn zwaartekracht de omgeving beïnvloedt. Het gas in deze schijven bevat atomaire en geïoniseerde gassen, evenals interstellair stof. Tijdens het proces winnen de centrale objecten aan massa naarmate een deel van het gas het midden van de schijf bereikt. Deze dynamische processen zijn echter moeilijk waar te nemen, wat het onderzoek in de astronomie uitdaagt.

Het watertornadomodel

Het nieuw ontwikkelde watertornadomodel fungeert als prototype voor het repliceren van de bewegingen in planeetvormende accretieschijven. De wetenschappers die samenwerken met Mario Flock, die werkt bij het Max Planck Instituut voor Astronomie (MPIA), hebben ontdekt dat een simulatie van de zwaartekrachtveldomstandigheden kan worden bereikt door experimenteel twee plexiglascilinders van verschillende breedtes op te zetten. Hierdoor gaat het water roteren, waardoor een trechter ontstaat die de eigenschappen van een protoplanetaire schijf nabootst.

Uit eerste experimenten met polypropyleenbollen om het stromingsgedrag te analyseren bleek dat veel van deze bollen niet overeenkwamen met de eerste wet van Kepler, terwijl andere wetten goed werden gereproduceerd. Deze bevindingen zijn veelbelovend omdat ze een beter begrip van de fysieke eigenschappen van accretieschijven mogelijk kunnen maken.

Aanvullende inzichten en uitdagingen

De uitdagingen bij het simuleren van accretieschijven zijn aanzienlijk. Deze schijven kunnen in diameter variëren van een paar honderd astronomische eenheden tot honderden parsecs, en de materie kan de massa van het centrale object met 1-2 ordes van grootte overschrijden. Bovendien kan de thermische structuur van deze schijven miljoenen Kelvin bereiken, wat de complexiteit van de simulaties verder vergroot.

Het stralingsprofiel van accretieschijven, dat verantwoordelijk is voor hun helderheid, bestaat uit straling van vele ringen bij verschillende temperaturen en varieert van infrarood tot harde röntgenstraling. Dit maakt het noodzakelijk om de simulaties te vergelijken met echte metingen om mogelijke computerartefacten te voorkomen.

Het watertornadomodel zou een aantal van deze problemen kunnen helpen verlichten en is een veelbelovende benadering voor het bestuderen van processen in planeetvormende schijven. Wetenschappers hopen aanpassingen door te voeren om de nauwkeurigheid verder te verbeteren, wat mogelijk verstrekkende gevolgen zou kunnen hebben voor de astronomie.

Naast de onderzoekers van de Universiteit van Greifswald zijn ook verschillende wetenschappers van de MPIA bij dit project betrokken. Mario Flock, leider van een werkgroep bij MPIA, ontving een ERC Consolidator Grant voor een project om opkomende planetaire systemen te bestuderen, wat het belang van dit onderzoek onderstreept.

Meer details over accretieschijven en hun eigenschappen vindt u in de uitgebreide rapporten van Kosmos indirect maar ook in de inzichten van Universiteit van Greifswald.