Planeti se pojavljuju masivniji od diskova tamo gdje se formiraju

Dječji svjetovi mogu brzo skupiti prašinu, međuzvjezdani okoliš mogao bi se hraniti protoplanetarnim diskovima ili bi se prašina sa planeta mogla sakriti pred očima.

Ova upečatljiva slika s velikog milimetra / submilimetarskog niza Atacama otkriva nekoliko praznina moguće iz dječjih planeta u prašnjavom disku oko zvijezde HL Tau.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Iako su diskovi plina i prašine oko mladih zvijezda nužni prethodnik formiranja planeta, prošireno istraživanje zvijezda u našoj Galaksiji potvrđuje ranije sumnje da poznata tvar na takvim protoplanetarnim diskovima možda nije dovoljna za formiranje planeta.

Carlo Manara (Europski opservatorij na jugu, Njemačka) i kolege uspoređivali su mase protoplanetarnih diskova s ​​masama poznatih, zrelih planeta oko drugih zvijezda. Očekivali su da će zajednička masa planeta biti manja od mase u diskovima. Međutim, otkrili su da su planeti masivniji od diskova, što ukazuje na to da je potrebno više materije za objašnjenje poznate populacije planeta.

Koristeći podatke prikupljene velikim milimetarskim / submilimetarskim nizom Atacama (ALMA) u Čileu, znanstvenici su izmjerili masu protoplanetarnih diskova oko zvijezda starih 1 milijun 3 milijuna godina i još uvijek su u fazi njihova formiranja. Zatim su skupili prethodno izmjerene mase planeta oko zvijezda starih nekoliko milijardi godina. Usporedili su to dvoje kako bi vidjeli je li masa planeta koja se na kraju formirala podudara s masom protoplanetarnih diskova koji bi stvorili takve svjetove.

Manara objašnjava da se trenutna studija, objavljena u listopadskom broju Astronomija i astrofizika, proširuje na prethodna istraživanja pružajući veću pokrivenost zvjezdanih masa.

Jedno rješenje problema nestale mase je da se jezgre planeta već formiraju do trenutka promatranja diska. Prema ovom scenariju, jezgre planeta formiraju se brzo u početku. "Ako su se formirali ovako brzo, sada su nevidljivi za naša pod-milimetrska zapažanja", kaže Manara.

Dokaz za ovaj mehanizam potkrijepljuju opažanja da novoformirani planeti nisu okruženi prašinom, što ukazuje da su planeti koji se formiraju na disku usisali prašinu oko njih dok su se formirali.

Druga je mogućnost da količina tvari na disku s vremenom ne ostane ista. Umjesto toga, "disk se puni materijalom iz okruženja međuzvjezdanih medija", objašnjava Manara, a planete ovaj materijal koriste za dovršavanje svoje tvorbe. "Nije jasno kako otkriti materijal koji pada na diskove", kaže Manara, ali simulacije pokazuju da je takav postupak moguć.

Jonathan Williams (Sveučilište Hawai'i) predlaže treće objašnjenje. "ALMA najbolje mjeri količinu sitnih čestica prašine ako se tanko razbacaju po disku", kaže on. "Ako se, međutim, čestice prašine koncentriraju u malom središnjem dijelu ili u uskim prstenovima, ne bi stvorile veliku emisiju, ali bi ipak mogle sadržavati dovoljnu masu da formiraju planete."

Referenca:

CF Manara, A. Morbidelli i T. Guillot. "Zašto se protoplanetarni diskovi nisu dovoljno masivni da bi mogli formirati poznatu populaciju egzoplaneta?" Astronomija i astrofizika . Listopada 2018.