Egy nemzetközi kutatócsoport a Japán Nemzeti Csillagászati Obszervatórium (NAOJ) munkatársa, Satoshi Ohashi vezetésével nagy felbontású megfigyeléseket végzett több hullámhosszon egy viszonylag fiatal protocsillag, a DG Tau protoplanetáris korongjáról. Az adatok alapján a kutatók megvizsgálták a korong felépítését, valamint a benne található porszemcsék méretét és mennyiségét. Az eredmények szerint sikerült éppen a bolygóformálódás előtti állapotban vizsgálniuk a rendszert, mivel annak protoplanetáris korongjában még nincs jele bolygókezdeményeknek. Arra is rájöttek, hogy a porszemcsék inkább a korong külső részében kezdtek növekedni, így kiderült, hogy mi a bolygók születésének legelső fázisa.

Az ALMA obszervatórium felvétele a DG Tau körüli korong rádiósugárzásáról. A korongban még nem alakultak ki gyűrűk, ami arra utal, hogy a rendszer épp a bolygóformálódás szakasza előtt áll. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.)

A Földhöz hasonló planéták kialakulásának megértése fontos lépés az élet eredetének kutatásában. A csillagászok szerint a bolygók a protocsillagokat körülvevő protoplanetáris korongok por- és gázanyagából jönnek létre. Azt azonban nem tudjuk, hogy a kialakulásuk pontosan hol, mikor és hogyan indul be. Másrészről ismert, hogy ha a korongban kialakul egy planéta, akkor annak tömegvonzása gyűrűszerű mintázatot hoz létre a korongon. Az ALMA rádiótávcső-hálózat több protoplanetáris korongban felfedett már hasonló, gyűrűszerű mintázatokat, ami arra utal, hogy ezek a rendszerek bolygót tartalmaznak. Ahhoz, hogy a bolygók kialakulásának folyamatát vizsgáljuk, olyan korongokat kell találnunk, amelyekben ez a folyamat még nem indult el. Mivel ez nem könnyű feladat, egyelőre nincs pontos képünk a bolygók születésének első pillanatairól.

Nemrég megjelent tanulmányukban a kutatók egy fiatal protocsillag, a DG Tau protoplanetáris korongját elemezték az ALMA obszervatórium adatainak segítségével. Azt vizsgálták, hogy milyen a korongban az 1,3 mm-es hullámhosszú rádiósugárzás intenzitásának eloszlása, mégpedig rendkívül nagy, 0,04 ívmásodperces térbeli felbontással, így sikerült feltárniuk a korong szerkezetét.

Az eredmények szerint a DG Tau korongja sima, és nem tartalmaz olyan gyűrűszerű mintákat, amiket idősebb protocsillagok körül szoktunk látni. Ez arra utal, hogy a rendszerben nincsenek még bolygók, és talán éppen a bolygóformálódás előtti pillanatban sikerült megfigyelnünk.

Fent: A DG Tau korongjának rádiósugárzás-térképe 0,87; 1,3; valamint 3,1 mm-es hullámhosszon az ALMA adatai alapján, valamint a porszemcsék által szórt rádióhullámok polarizációjának térképei 0,87 és 3,1 mm-es hullámhosszon. Lent: A vizsgálati eredményekkel legjobban egybeillő szimuláció. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi et al.)

Ezután tovább vizsgálták a korongot különböző (0,87; 1,3; valamint 3,1 mm-es) hullámhosszokon, és a rádiósugárzás, illetve a polarizáció intenzitását elemezték. A különböző hullámhosszú rádiósugárzás, valamint a por által szórt rádióhullámok polarizációjának intenzitása a porszemcsék méretétől és a por sűrűségétől függően változik. Ezért a porszemcsék méretét és a por sűrűségének eloszlását a csillagászok úgy becsülik meg, hogy az eredményeket összevetik különböző szimulációkkal. Így megtudhatjuk, hogy milyen mértékben növekednek a csillagközi porszemcsék, amelyek a bolygók alapanyagául szolgálnak.

Az adatokkal legjobban egybeillő szimulációk szerint a korong külső szélén (40 csillagászati egységnél nagyobb sugarú körben, tehát a Naprendszerre vetítve a Neptunusz pályájánál jóval kijjebb) a porszemcsék nagyobbak, mint a korong belsejében, ami arra utal, hogy a bolygóformálódás megkezdődött.

A bolygók kialakulásával kapcsolatos elméletek szerint a folyamat a korong belső részében indul be, de ez a kutatás szembemegy az elmélettel: elképzelhető, hogy a korong külső felében születnek meg az első bolygókezdemények.

A por és gáz aránya a korong belsejében tízszer nagyobbnak bizonyult, mint a normál csillagközi térben, bár a porszemcsék mérete kisebb. Ráadásul ezek a porszemcsék szépen leülepedtek a korong középsíkjára, ami arra utal, hogy a korongban jelenleg is zajlik a bolygók kialakulásához szükséges anyag felhalmozódása. Lehetséges, hogy a jövőben ez a porfelhalmozódás indítja be ott a bolygóképződést.

A megfigyeléseket az ALMA rendkívül nagy, 0,04 ívmásodperces térbeli felbontása, valamint a por által kibocsátott rádiósugárzás és a polarizált sugárzás három különböző hullámhosszon végzett megfigyelése tette lehetővé. Most először derült fény ilyen részletességben egy „sima korong” szerkezetére. Így olyan új információkhoz jutottunk a bolygóképződésről, amelyeket a korábbi elméleti kutatások és a bolygók jelenlétének jeleit mutató korongok megfigyelései nem tettek lehetővé.

„Az ALMA már több olyan különböző korongot megfigyelt, amelyek bolygókat tartalmaznak. Ahhoz azonban, hogy megtudjuk, hogyan indul be ezek kialakulása, fontos, hogy olyan sima korongokat vizsgáljunk, amelyekben nincs jele bolygóknak. Úgy hisszük, hogy azért fontos ez a tanulmány, mert felfedi a bolygóformálódás kezdeti feltételeit.” – mondta Satoshi Ohashi, a szakcikk vezető szerzője.

Forrás: ALMA