Revolusjon i astrofysikk: Ny modell for dannelse av planeter!

Revolusjon i astrofysikk: Ny modell for dannelse av planeter!

21. juli 2025 vil et nytt eksperiment bli presentert som representerer et betydelig fremskritt i studiet av planetdannelse. Forskere ved University of Greifswald har utviklet en vanntornadomodell som simulerer de komplekse prosessene i akkresjonsskiver rundt unge stjerner. Disse akkresjonsskivene spiller en avgjørende rolle i astrofysikk, og transporterer materie til sentrale objekter og muliggjør dannelsen av planeter.

I akkresjonsskiver, som består av roterende gass og støv, går mikroskopiske partikler i bane rundt et sentralt objekt som påvirker området rundt gjennom tyngdekraften. Gassen i disse skivene inneholder atomære og ioniserte gasser samt interstellart støv. Under prosessen får de sentrale objektene masse når noe av gassen når midten av skiven. Disse dynamiske prosessene er imidlertid vanskelige å observere, noe som utfordrer forskningen innen astronomi.

Vanntornadomodellen

Den nyutviklede vanntornadomodellen fungerer som en prototype for å gjenskape bevegelsene i planetdannende akkresjonsskiver. Forskerne som jobber med Mario Flock, som jobber ved Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), har oppdaget at en simulering av gravitasjonsfeltforholdene kan oppnås ved å eksperimentelt sette opp to pleksiglasssylindre med forskjellige bredder. Dette får vann til å rotere, og skaper en trakt som etterligner egenskapene til en protoplanetarisk skive.

Innledende eksperimenter med polypropylenkuler for å analysere strømningsatferd viste at mange av disse kulene ikke samsvarte med Keplers første lov, mens andre lover ble gjengitt godt. Disse funnene er lovende ettersom de kan gi en bedre forståelse av de fysiske egenskapene til akkresjonsdisker.

Ytterligere innsikt og utfordringer

Utfordringene med å simulere akkresjonsdisker er betydelige. Disse diskene kan variere i diameter fra noen få hundre astronomiske enheter til hundrevis av parsecs, og stoffet kan overstige massen til det sentrale objektet med 1-2 størrelsesordener. I tillegg kan den termiske strukturen til disse diskene nå millioner av Kelvin, noe som ytterligere øker kompleksiteten til simuleringene.

Strålingsprofilen til akkresjonsskiver, som er ansvarlig for deres lysstyrke, er sammensatt av stråling fra mange ringer ved forskjellige temperaturer og varierer fra infrarøde til harde røntgenstråler. Dette gjør det nødvendig å sammenligne simuleringene med reelle målinger for å unngå potensielle beregningsartefakter.

Vanntornadomodellen kan bidra til å lindre noen av disse vanskelighetene og er en lovende tilnærming til å studere prosesser i planetdannende skiver. Forskere håper å gjøre justeringer for ytterligere å forbedre nøyaktigheten, noe som potensielt kan ha vidtrekkende implikasjoner for astronomi.

I tillegg til forskerne fra University of Greifswald, er flere forskere fra MPIA også involvert i dette prosjektet. Mario Flock, som leder en arbeidsgruppe ved MPIA, mottok en ERC Consolidator Grant for et prosjekt for å studere nye planetariske systemer, noe som understreker viktigheten av denne forskningen.

Ytterligere detaljer om akkresjonsdisker og deres egenskaper finnes i de omfattende rapportene fra Cosmos Indirekte så vel som i innsikten til Universitetet i Greifswald.