Prstencové disky ne vždy znamenají planety

Astronomové představující na zimním setkání Americké astronomické společnosti varují, že rysy, na které se často poukazuje jako na důkaz rostoucích přírodních planet, se mohou tvořit samy o sobě.

Tento výrazný snímek z pole Atacama Large Millimeter / submillimeter Array odhaluje několik mezer v prašném disku kolem hvězdy HL Tau. Když byli propuštěni v roce 2014, astronomové byli nadšení, jako typický příklad tvorby planety v práci, ale od té doby ostatní varovali, že mezery nemusí být z dětských planet.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

Když se astronomové dívají do galaxie, stále častěji objevují mladé hvězdy s kruhovými zaprášenými disky kolem nich. Nejznámějším obrazem jsou snad ALMA HL Tau, hvězdy staré jen asi milión let, obklopené velkým diskem s několika jasnými mezerami. Zdá se, že tyto mezery pocházejí z formování planet, které během růstu zametají prach a čistí stopy.

Ale co když tyto disky nevyzerají?

Nové simulace Alexander Richert (Penn State a NASA Goddard Space Flight Center), Wladimir Lyra (Kalifornie State University Northridge a Caltech) a Marc Kuchner (NASA Goddard) naznačují, že interakce mezi hvězdným světlem, prachem a plynem by mohly tyto vzorce vytvářet jejich vlastní, není potřeba žádná planeta.

Tým použil klaster superpočítačů NASA k simulaci toho, co se stane, když ultrafialové světlo mladé hvězdy interaguje s jeho diskem. Ultrafialové fotony stripují elektrony z prachu, který pak zahřívá okolní plyn. Ale horkší plyn má vyšší tlak. Pokud je plyn dostatečně hustý, může změna tlaku vytvořit na disku „tlakový lapač“, který vtahuje prach do prstenců, spirál a oblouků.

"Prach zahřívá plyn, plyn tlačí prach, " shrnuje Kuchner. Tento efekt, nazývaný fotoelektrická nestabilita, by mohl vysvětlit podivné věci, jako jsou „pohybující se kuličky“ disku AU Mic a kroužky a oblouky kolem HD 141569A.

"Dnes stojím před vámi vědcem roztrženým konfliktem, " vtipkoval novinářům na tiskové konferenci 11. ledna na setkání Americké astronomické společnosti ve Washingtonu, DC Po léta se on a jeho kolegové snažili pochopit, jaké rysy vidí mladý hvězdný svět disky nám říkají o domnělých planetách. Nyní však varuje, že by astronomové neměli předpokládat, že tyto vzorce vytvoří planety.

Goddard Space Flight Center NASA

Ať sněží

Dříve téhož dne Joan Najita (NOAO) navrhl, že v některých případech může být za tyto funkce disků zodpovědný i led. Voda, oxid uhličitý a další „těkavé“ sloučeniny jsou obecně v plynné formě blíže ke hvězdám, ale dále zamrzají. Každý prchavý zamrzne v jiné vzdálenosti od hvězdy, vzdálenosti nazývané sněhové čáry.

Najita poukazuje na práci Katrin Jos a Anders Johansen (Lund University, Švédsko), která ukazuje, že když se pára z sněhové linie rozptýlí zpět za linii, může s sebou nést malá prachová zrna. Když kondenzuje dále, těkavá látka se váže na částice již tam, což podporuje shluk prachu (a planetárních stavebních bloků zvaných planetesimály). V tomto scénáři by se mohly tvořit prstence na pozicích sněhových čar, které se liší od systému k systému v závislosti na jasu hvězdy a rychlosti narůstání. (Podobná logika přichází do hry s obyvatelnými zónami hvězd.)

Pokud všechny mezery na disku padly na očekávané pozice sněhové linie pro tento systém, pak by to mohlo znamenat, že na vině je led. A prsteny HL Tau ve skutečnosti odpovídají umístění různých ledových linií v systému - možná vysvětlují, proč astronomové měli potíže najít planety v mezerách. Ale nemusí to být ani jednoduché - nebo: pokud chemie plynu podporuje planetesimální růst v discích, pak se jedná o formování planety, byť nepřímo.

Stále jasnější je, že prstencový disk nutně neznamená, že uvnitř se skrývá planeta.

Reference:

Alexander JW Richert a kol. "Souhra mezi radiačním tlakem a fotoelektrickou nestabilitou na opticky tenkých discích plynu a prachu." Publikováno na arXiv.org 23. září 2017.

Marc Kuchner. "Prsteny a spirály vytvářejí samy sebe: fotoelektrická nestabilita v dechových a přechodových discích, nyní s radiačním tlakem." 231. zasedání AAS. Abstrakt 428.01.

Katrin Jos a Anders Johansen. "Ledová kondenzace jako mechanismus formování planety." Astronomie a astrofyzika . Duben 2013.

Joan Najita. "Voda na formovacích discích." 231. zasedání AAS. Abstrakt 301.01.