Astronómovia objavili chýbajúci článok pri vzniku planét

Podľa súčasných poznatkov vznikajú planéty vo vnútri diskov pozostávajúcich z prachu a plynu, ktorý obklopuje mladé hviezdy. 

Astronómovia však stále nemali kompletnú teóriu, ktorá by vysvetlila, ako sa z počiatočných zrniek prachu vyvinú planéty. Tím vedcov z Francúzska, Anglicka a Austrálie sa domnieva, že našiel odpoveď v simuláciách ukazujúcich vznik „prachových pascí“, kde sa zhromažďujú a spájajú čiastočky veľkosti kamienkov, až do podoby planéty.

Vedci tak objasnili mechanizmus, ktorý zapríčiňuje, že maličké čiastočky sa spoja do tzv. planetezimály – planetárneho jadra, ktoré doposiaľ nie je celkom preskúmané. Vzhľadom k tomu, že už bolo objavených vyše 3600 planét mimo Slnečnej sústavy, musí byť tento proces všadeprítomný.

Existujú dve hlavné bariéry, ktoré je potrebné prekonať, aby sa z kamienkov stali planetezimály. Najprv je potrebné zastaviť plyn a zrniečka prachu v disku, ktorý rýchlo smeruje k centrálnej hviezde, kde plyn uniká a zrniečka prachu sú rozbíjané, a tak sa tu nenachádza žiaden vhodný materiál pre vznik planét. Druhým problémom je, že rastúce zrniečka môžu byť rozbité pri vysokorýchlostných kolíziách, kedy sú rozdrobené na veľký počet malých úlomkov a dochádza k zmene procesu spájania.

Jediné oblasti v protoplanetárnom disku, kde sú oba tieto problémy prekonané, sú spomínané prachové pasce. V týchto oblastiach vysokého tlaku je driftujúci pohyb pomalý, čo umožňuje spojenie zrniečok prachu dohromady. Vďaka zníženej rýchlosti sa môžu zrniečka prachu vyhnúť fragmentácii pri vzájomných zrážkach.

Doposiaľ sa astronómovia domnievali, že prachové pasce môžu existovať len vo veľmi špecifickom prostredí, avšak počítačové simulácie naznačujú, že sú oveľa bežnejšie ako sa predpokladalo. Dôležitú úlohu hrá v tomto procese efekt známy ako aerodynamická brzda spätnej reakcie. Ten je obvykle zanedbateľný a pri výskume zväčšovania a rozbíjania zrniečok prachu, a práve preto bol ignorovaný. Avšak v prostredí bohatom na prach – ako je prostredie vzniku planét – sú jeho efekty efekty dôležité. Efekt spätnej reakcie je dlhotrvajúcim procesom pri pohybe zrniečok smerom k hviezde, ktorý im poskytuje čas na zväčšovanie veľkosti. Keď je ich veľkosť dostatočne veľká, plyn už ďalej nemôže ovplyvňovať ich pohyb. Plyn pod vplyvom tejto spätnej reakcie pôsobí dostatočným tlakom smerom von a vytvorí oblasť vysokého tlaku – prachovú pascu. Tieto pasce následne sústreďujú zrniečka prachu prichádzajúce z vonkajšej časti disku, vytvoria veľmi hustý prstenec z pevných častíc a poskytnú tak pomocnú ruku pri vzniku planét.

Počítačová simulácia protoplanetárneho disku. Prachová pasca je viditeľná ako jasný prstenec. Plyn je zobrazený v modrej, prach v červenej. Credit: Jean-Francois Gonzalez

Zdroj: phys.org, MNRAS