Formowanie się planet wokół gwiazd może zaczynać się wcześniej, niż sądzono

{reklama-artykul}Gwiazdy są obiektami, które powstają na skutek grawitacyjnego zapadania się chmur materii. Gdy te się formują, zwykle otacza je tak zwany dysk protoplanetarny, odpowiedzialny nie tylko za dalszy przyrost ich masy, ale również powstawanie okrążających je niekiedy planet. Dotychczas myślano, że planety zaczynają rodzić się wokół młodych gwiazd dopiero po zaprzestaniu wchłaniania przez te gwiazdy materii z dysku protoplanetarnego. Nowe odkrycie zdaje się jednak temu przeczyć.

Obiekty, których się nie spodziewano

Międzynarodowy zespół badaczy będący pod przewodnictwem Dominique Segury-Cox z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka wykonał z pomocą obserwatorium ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) zdjęcie protogwiazdy IRS 63, które pokazuje, iż wokół tej gwiazdy już powstają planety, mimo że ta wciąż żywi się materią z otaczającego ją obłoku.

Zdjęcie przedstawiające protogwiazdę IRS 63 wraz z jej dyskiem protoplanetarnym. | Źródło: MPE/D. Segura-Cox

IRS 63 znajduje się 470 lat świetlnych z dala od Ziemi i położona jest głęboko wewnątrz obszaru powstawania gwiazd oznaczonego jako 1709. Obszar ten jest z kolei częścią mgławicy Ro Ophiuchi zlokalizowanej w gwiazdozbiorze Wężownika.

Mgławica Ophiuchi. | Źródło: NASA/JPL-Caltech/WISE Team

Mimo że IRS 63 nie ma jeszcze nawet 500 tysięcy lat, w obrębie jej dysku protoplanetarnego już można zauważyć charakterystyczne pierścienie oraz też luki świadczące o powstających planetach. Wcześniej takie pierścienie obserwowano z reguły tylko w dyskach protoplanetarnych gwiazd starszych niż milion lat, które już przestały pochłaniać materię dysku.

„Pierścienie w dysku wokół IRS 63 są takie młode.”, podkreśliła Segura-Cox. „Kiedyś myśleliśmy, że najpierw gwiazdy muszą wejść w ‘dorosłość’, by stać się matkami planet, które pojawią się później. Teraz widzimy jednak, że protogwiazdy i planety rosną i ewoluują razem, niczym rodzeństwo.”

Tajemnica formacji planet

Proces powstawania planet póki co nie został poznany zbyt dobrze. Zgodnie z najpopularniejszym modelem, planety rodzą się na drodze stopniowego kumulowania się cząsteczek pyłu w dysku protoplanetarnym. Te najpierw „zlepiają się” ze sobą za sprawą oddziaływań elektrostatycznych, a następnie grawitacyjnych i z czasem tworzą coraz większe i większe obiekty. Uformowane w ten sposób protoplanety, pokonując trasę na orbicie wokół swojej gwiazdy, pochłaniają otaczającą je materię, tworząc przerwy w dysku protoplanetarnym.

Takie przerwy wykryto niemal we wszystkich dyskach protoplanetarnych, które dotychczas udało się zobrazować w wysokiej rozdzielczości. Niemniej, z opisaną teorią wiąże się pewna nieścisłość. Otóż, planety powstające w ten sposób potrzebowałyby bardzo dużo czasu na formację, a to, że dyski starsze niż milion lat zdają się nie posiadać na tyle dużo materii, aby mogły odpowiadać za znaną populację egzoplanet świadczy o tym, iż planety powstały bardzo szybko, a materia młodych dysków planetarnych w tym samym czasie uległa częściowemu rozproszeniu, albo o tym, że młode dyski planetarne są stale uzupełniane przez materię z otoczenia. Z resztą, dotychczas odnaleziono ponad 35 układów protoplanetarnych II klasy w wieku około miliona lat, które posiadają dyski już zawierające wyraźne luki. Wszystko to, obok ostatniego odkrycia, wskazuje, iż proces formacji planet rozpoczyna się dużo wcześniej niż myślano.

Pierścienie i luki widoczne w dysku protoplanetarnym IRS 63. | Źródło: MPE/D. Segura-Cox

„Te rezultaty pokazują, że musimy skupić się na jak najmłodszych układach, aby zrozumieć proces powstawania planet.”, dodał Jamie Pineda, jeden z badaczy.

IRS 63 może być jednym z obiektów, który pozwoli astrofizykom rozwiać wiele wątpliwości na temat formacji planet. Nie dość, że znajduje się on stosunkowo blisko Ziemi, to posiada dysk, którego promień wynosi około 50 jednostek astronomicznych. Rzecz jasna, istnieje możliwość, że luki w dysku protoplanetarnego RS 63 powstały nie za sprawą młodych planet, a na drodze innych zjawisk, ale scenariusz dotyczący planet zdaje się w tej chwili być najbardziej prawdopodobny.

Źródło: Nature, fot. tyt. NASA/JPL-Caltech