Jak zabezpieczyć Układ Słoneczny przed dziećmi?
Gdy w rodzinie pojawia się dziecko, rodzice zwykle zaczynają od zabezpieczenia całego domu i postawienia odpowiednich barier, które zapewnią mu bezpieczeństwo. Zdaniem badaczy finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu UFOS, podobne zjawisko występuje w młodych układach planetarnych. „Proces formowania nowych planet rozpoczyna się od gwiazdy otoczonej dyskiem gazu i pyłu”, wyjaśnia Flock, badacz z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka. „Z czasem drobiny pyłu zaczynają łączyć się ze sobą w coraz większe grupy, które po kilku milionach lat osiągają średnicę kilku kilometrów". W tym momencie do gry wkracza grawitacja, przyciągając coraz większe kule pyłu do siebie, dzięki czemu powstają planety. Teoretycznie ta sama siła powinna również przyciągać same planety, powodując zderzenie z gwiazdą kończące ich krótkie istnienie. Gdyby jednak tak było w rzeczywistości, czy znajdowalibyśmy nie tylko planety skaliste, ale także superziemie krążące na bliskich orbitach swoich gwiazd? Aby się tego dowiedzieć, w ramach projektu UFOS wspieranego ze środków Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, badacze zajęli się modelowaniem przepływów oraz oddziaływań gazu, pyłu i pól magnetycznych planet na różnych etapach rozwoju. Realizacja tego procesu pozwoliła im na symulację formowania się planet w pobliżu gwiazd podobnych do Słońca. Wyniki były jednoznaczne i wskazały dwie możliwe odpowiedzi na pytanie o to, czemu więcej planet nie zostało pochłoniętych przez swoje gwiazdy.
Pierwsza odpowiedź: Teoria zabezpieczeń przed dziećmi
Pierwsza z opracowanych przez badaczy teorii sugeruje, że wczesne układy gwiezdne mają swoiste mechanizmy ochronne zapewniające bezpieczeństwo dzieci. Według Flocka jest to wewnętrzna granica nazywana frontem sublimacji krzemianów. „Niezwykle gorący gaz znajdujący się w pobliżu gwiazdy charakteryzuje się mocno turbulentnymi przepływami, w wyniku których porusza się w kierunku gwiazdy z dużą prędkością”, wyjaśnia. „Ruch ten powoduje rozrzedzanie wewnętrznego obszaru dysku pyłowego gwiazdy". Gdy młoda planeta próbuje dryfować w kierunku gwiazdy i dociera do granicy sublimacji krzemianów, cząsteczki gazu przemieszczające się z gorących i rozrzedzonych warstw znajdujących się na zewnątrz do gęstszych warstw znajdujących się na zewnątrz delikatnie ją odpychają. „Gaz wywiera pewien nacisk na przemieszczającą się planetę, a ze względu na zmianę gęstości następuje odepchnięcie planety w przeciwną stronę, dzięki czemu zaczyna dryfować dalej od gwiazdy”, dodaje Flock. „W ten sposób granica stanowi swoistą barierę bezpieczeństwa – dzięki niej młoda planeta nie zderzy się z powierzchnią gwiazdy i nie stanie się jej częścią”.
Druga odpowiedź: Teoria karuzeli
W ramach prac nad projektem badacze doszli także do drugiej hipotezy. W czasie badań zaobserwowali bowiem, że na bardzo wczesnych etapach procesu powstawania planet, obiekty podobne do kamyków mają tendencję do gromadzenia się blisko frontu sublimacji krzemianów – regionu, który jak wiemy charakteryzuje się występowaniem szybko wirującego gazu. „Gdy kamienie trafiają do tego obszaru, są z dużą siłą wyrzucane z powrotem, podobnie jak małe dziecko zsuwające się z pędzącej karuzeli. W praktyce oznacza to, że w tym regionie nie może dojść do powstania żadnej planety”, wyjaśnia Flock.
Zagadka zaginionej planety
Obie teorie pomagają rozwikłać zagadkę superziemi orbitujących w pobliżu swoich gwiazd. „Uprzednio uformowane superziemie powstają w pobliżu barier ochronnych, a kamyki gromadzące się w tym samym miejscu zapewniają idealne warunki do powstawania takich planet właśnie tam”, mówi Flock. Opracowane teorie mogą również rzucić nowe światło na to, dlaczego w naszym Układzie Słonecznym brakuje planety podobnej do Ziemi w pobliżu Słońca. „Czy fakt, że taka planeta nie istnieje, jest przypadkiem z punktu widzenia statystyki, czy możemy zakładać raczej, że taka planeta istniała, ale gdy bariery zniknęły, postanowiła opuścić rodzinne gniazdo?” pyta Flock. Wszystko wskazuje na to, że rozwikłanie tej zagadki przypadnie w udziale innym zespołom.
Słowa kluczowe
UFOS, Układ Słoneczny, planety, gwiazdy, układy planetarne, superziemie
