Rewolucja w astrofizyce: nowy model powstawania planet!

Rewolucja w astrofizyce: nowy model powstawania planet!

21 lipca 2025 roku zostanie zaprezentowany nowatorski eksperyment, który stanowi znaczący postęp w badaniach nad powstawaniem planet. Naukowcy z Uniwersytetu w Greifswaldzie opracowali model tornada wodnego, który symuluje złożone procesy zachodzące w dyskach akrecyjnych otaczających młode gwiazdy. Te dyski akrecyjne odgrywają kluczową rolę w astrofizyce, transportując materię do obiektów centralnych i umożliwiając powstawanie planet.

W dyskach akrecyjnych, które składają się z wirującego gazu i pyłu, mikroskopijne cząstki krążą wokół centralnego obiektu, który poprzez swoją grawitację wpływa na otaczający obszar. Gaz w tych dyskach zawiera gazy atomowe i zjonizowane, a także pył międzygwiazdowy. Podczas tego procesu centralne obiekty zyskują masę, gdy część gazu dociera do środka dysku. Jednak te dynamiczne procesy są trudne do zaobserwowania, co stanowi wyzwanie dla badań w astronomii.

Model tornada wodnego

Nowo opracowany model tornada wodnego służy jako prototyp umożliwiający odtworzenie ruchów dysków akrecyjnych tworzących planety. Naukowcy współpracujący z Mario Flockiem, który pracuje w Instytucie Astronomii Maxa Plancka (MPIA), odkryli, że symulację warunków pola grawitacyjnego można przeprowadzić poprzez eksperymentalne ustawienie dwóch cylindrów z pleksiglasu o różnych szerokościach. Powoduje to obrót wody, tworząc lejek naśladujący właściwości dysku protoplanetarnego.

Wstępne eksperymenty z kulkami polipropylenowymi mające na celu analizę zachowania przepływu wykazały, że wiele z tych kul nie odpowiada pierwszemu prawu Keplera, podczas gdy inne prawa zostały dobrze odtworzone. Odkrycia te są obiecujące, ponieważ mogą pozwolić na lepsze zrozumienie właściwości fizycznych dysków akrecyjnych.

Dodatkowe spostrzeżenia i wyzwania

Wyzwania związane z symulowaniem dysków akrecyjnych są znaczące. Dyski te mogą mieć średnicę od kilkuset jednostek astronomicznych do setek parseków, a materia może przekraczać masę centralnego obiektu o 1-2 rzędy wielkości. Ponadto struktura termiczna tych dysków może sięgać milionów Kelvinów, co dodatkowo zwiększa złożoność symulacji.

Profil promieniowania dysków akrecyjnych, który odpowiada za ich jasność, składa się z promieniowania z wielu pierścieni w różnych temperaturach i waha się od podczerwieni po twarde promieniowanie rentgenowskie. Powoduje to konieczność porównania symulacji z rzeczywistymi pomiarami, aby uniknąć potencjalnych artefaktów obliczeniowych.

Model tornada wodnego może pomóc w rozwiązaniu niektórych z tych problemów i stanowi obiecujące podejście do badania procesów zachodzących w dyskach planetotwórczych. Naukowcy mają nadzieję wprowadzić zmiany w celu dalszej poprawy dokładności, co może mieć potencjalnie daleko idące konsekwencje dla astronomii.

Oprócz naukowców z Uniwersytetu w Greifswaldzie w projekt zaangażowanych jest także kilku naukowców z MPIA. Mario Flock, który kieruje grupą roboczą w MPIA, otrzymał grant ERC Consolidator Grant na projekt mający na celu badanie powstających układów planetarnych, co podkreśla znaczenie tych badań.

Więcej szczegółów na temat dysków akrecyjnych i ich właściwości można znaleźć w obszernych raportach z Pośredni Kosmos a także w spostrzeżeniach Uniwersytet w Greifswaldzie.