Revolution inom astrofysik: Ny modell för bildning av planeter!

Revolution inom astrofysik: Ny modell för bildning av planeter!

Den 21 juli 2025 kommer ett nytt experiment att presenteras som representerar ett betydande framsteg i studiet av planetbildning. Forskare vid universitetet i Greifswald har utvecklat en vattentornadomodell som simulerar de komplexa processerna i ansamlingsskivor som omger unga stjärnor. Dessa ackretionsskivor spelar en avgörande roll i astrofysik, transporterar materia till centrala objekt och möjliggör bildandet av planeter.

I accretionskivor, som består av roterande gas och damm, kretsar mikroskopiska partiklar om ett centralt föremål som påverkar det omgivande området genom sin gravitation. Gasen i dessa skivor innehåller atomära och joniserade gaser samt interstellärt damm. Under processen får de centrala föremålen massa när en del av gasen når mitten av skivan. Dessa dynamiska processer är dock svåra att observera, vilket utmanar forskningen inom astronomi.

Vattentornadomodellen

Den nyutvecklade vattentornadomodellen fungerar som en prototyp för att replikera rörelserna i planetbildande ackretionsskivor. Forskarna som arbetar med Mario Flock, som arbetar vid Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), har upptäckt att en simulering av gravitationsfältsförhållandena kan uppnås genom att experimentellt sätta upp två plexiglascylindrar med olika bredder. Detta får vattnet att rotera, vilket skapar en tratt som efterliknar egenskaperna hos en protoplanetär skiva.

Inledande experiment med polypropensfärer för att analysera flödesbeteende visade att många av dessa sfärer inte motsvarade Keplers första lag, medan andra lagar återgavs väl. Dessa fynd är lovande eftersom de skulle kunna möjliggöra en bättre förståelse av de fysiska egenskaperna hos accretionskivor.

Ytterligare insikter och utmaningar

Utmaningarna med att simulera accretion diskar är betydande. Dessa skivor kan variera i diameter från några hundra astronomiska enheter till hundratals parsecs, och materien kan överstiga det centrala objektets massa med 1-2 storleksordningar. Dessutom kan den termiska strukturen hos dessa skivor nå miljontals Kelvin, vilket ytterligare ökar komplexiteten i simuleringarna.

Strålningsprofilen för accretionskivor, som är ansvarig för deras ljusstyrka, består av strålning från många ringar vid olika temperaturer och sträcker sig från infraröd till hård röntgenstrålning. Detta gör det nödvändigt att jämföra simuleringarna med verkliga mätningar för att undvika potentiella beräkningsartefakter.

Vattentornadomodellen kan hjälpa till att lindra några av dessa svårigheter och är ett lovande tillvägagångssätt för att studera processer i planetbildande skivor. Forskare hoppas kunna göra justeringar för att ytterligare förbättra noggrannheten, vilket potentiellt kan ha långtgående konsekvenser för astronomi.

Förutom forskarna från universitetet i Greifswald är även flera forskare från MPIA involverade i detta projekt. Mario Flock, som leder en arbetsgrupp vid MPIA, fick ett ERC Consolidator Grant för ett projekt för att studera framväxande planetsystem, vilket understryker vikten av denna forskning.

Ytterligare information om accretion diskar och deras egenskaper finns i de omfattande rapporterna från Cosmos Indirekt såväl som i insikterna om Universitetet i Greifswald.