Revolucija v astrofiziki: Nov model za nastanek planetov!

Revolucija v astrofiziki: Nov model za nastanek planetov!

21. julija 2025 bo predstavljen nov eksperiment, ki predstavlja pomemben napredek pri preučevanju nastanka planetov. Znanstveniki z Univerze v Greifswaldu so razvili model vodnega tornada, ki simulira kompleksne procese v akrecijskih diskih, ki obdajajo mlade zvezde. Ti akrecijski diski igrajo ključno vlogo v astrofiziki, saj prenašajo snov do osrednjih objektov in omogočajo nastanek planetov.

V akrecijskih diskih, ki so sestavljeni iz vrtečega se plina in prahu, mikroskopski delci krožijo okoli osrednjega predmeta, ki s svojo gravitacijo vpliva na okolico. Plin v teh diskih vsebuje atomske in ionizirane pline ter medzvezdni prah. Med postopkom osrednji predmeti pridobijo maso, ko nekaj plina doseže sredino diska. Vendar je te dinamične procese težko opazovati, kar predstavlja izziv za raziskave v astronomiji.

Model vodnega tornada

Na novo razviti model vodnega tornada deluje kot prototip za posnemanje gibanja akrecijskih diskov, ki tvorijo planet. Znanstveniki, ki sodelujejo z Mariom Flockom, ki dela na Inštitutu Maxa Plancka za astronomijo (MPIA), so odkrili, da je mogoče doseči simulacijo pogojev gravitacijskega polja z eksperimentalno postavitvijo dveh valjev iz pleksi stekla različnih širin. To povzroči, da se voda vrti in ustvari lijak, ki posnema lastnosti protoplanetarnega diska.

Začetni poskusi s polipropilenskimi kroglami za analizo obnašanja toka so pokazali, da mnoge od teh krogel ne ustrezajo prvemu Keplerjevemu zakonu, medtem ko so bili drugi zakoni dobro reproducirani. Te ugotovitve so obetavne, saj bi lahko omogočile boljše razumevanje fizičnih lastnosti akrecijskih diskov.

Dodatni vpogledi in izzivi

Izzivi pri simulaciji akrecijskih diskov so pomembni. Ti diski imajo lahko premer od nekaj sto astronomskih enot do stotin parsekov, snov pa lahko preseže maso osrednjega predmeta za 1-2 reda velikosti. Poleg tega lahko toplotna struktura teh diskov doseže milijone Kelvinov, kar dodatno poveča kompleksnost simulacij.

Profil sevanja akrecijskih diskov, ki je odgovoren za njihovo svetlost, je sestavljen iz sevanja številnih obročev pri različnih temperaturah in sega od infrardečih do trdih rentgenskih žarkov. Zaradi tega je treba simulacije primerjati z dejanskimi meritvami, da se izognemo morebitnim računalniškim artefaktom.

Model vodnega tornada bi lahko pomagal ublažiti nekatere od teh težav in je obetaven pristop k preučevanju procesov v diskih, ki tvorijo planete. Znanstveniki upajo, da bodo s prilagoditvami dodatno izboljšali natančnost, kar bi lahko imelo daljnosežne posledice za astronomijo.

Poleg raziskovalcev Univerze v Greifswaldu je v ta projekt vključenih tudi več znanstvenikov iz MPIA. Mario Flock, ki vodi delovno skupino pri MPIA, je prejel štipendijo ERC Consolidator za projekt preučevanja nastajajočih planetarnih sistemov, s čimer je poudaril pomen te raziskave.

Dodatne podrobnosti o akrecijskih diskih in njihovih lastnostih najdete v izčrpnih poročilih iz Cosmos Indirect kot tudi v spoznanjih Univerza v Greifswaldu.