Sieć teleskopów ALMA zaobserwowała „fabrykę komet”

Według analiz teoretycznych i modeli komputerowych komety, planety i inne ciała skaliste powstają z małych ziaren pyłu w dyskach wokół gwiazd. Ziarna zderzają się, sklejają się ze sobą i stają coraz większe. Jest jednak pewien problem: gdy większe ziarna zderzają się ponownie z dużymi prędkościami, mogą zostać rozerwane na kawałki. Potrzebują więc jakiegoś bezpiecznego sposobu na wzrost swoich rozmiarów do wielkości kamieni, a potem głazów.

Międzynarodowemu zespołowi naukowców, którym kieruje Nienke van der Marel, doktorant w Leiden Observatory w Holandii, udało się dokonać obserwacji obszaru, w którym panują dogodne dla ziaren pyłu warunki. Do tej pory koncepcja „pułapek na pył” była jedynie rozważana teoretycznie.

Naukowcy wykorzystali sieć radioteleskopów ALMA, pracująca na płaskowyżu Chajnantor w Chile. Zbadali dysk wokół gwiazdy Oph-IRS 48, odległej o około 400 lat świetlnych od Ziemi. Wcześniejsze obserwacje innymi instrumentami wskazywały, że małe cząstki pyłu tworzą pierścień wokół gwiazdy. Nowe dane z ALMA pokazują pył o większych rozmiarach (rzędu milimetrów), a uzyskane wyniki okazały się niespodzianką.

„Na początku kształt pyłu na zdjęciu był dla nas kompletną niespodzianką” powiedział van der Marel. „Zamiast pierścienia, który spodziewaliśmy się zobaczyć, znaleźliśmy wyraźny kształt przypominający orzech nerkowca! Musieliśmy przekonać się, że struktura ta jest realna, ale silny sygnał i ostrość obserwacji ALMA nie pozostawiły wątpliwości co do tego. Dopiero wtedy zrozumieliśmy co odkryliśmy.”

Badacze odkryli obszar, w którym większe ziarna pyłu zostały schwytane w pułapkę i mogą dalej zwiększać swoje rozmiary poprzez zderzenia i sklejanie się. Van der Marel porównuje go do fabryki komet, gdyż w pyłowej pułapce panują warunki odpowiednie do tego, aby ziarna rosły do rozmiarów komet, natomiast w tej odległości od gwiazdy nie mają raczej szans na stworzenie obiektów wielkości planet.

Pułapka na pył tworzy się gdy większe ziarna poruszają się w kierunku obszarów o wyższym ciśnieniu. Według modeli teoretycznych, takie obszary wysokiego ciśnienia powinny powstawać w efekcie ruchów gazu na brzegach dziury w dysku. I właśnie dokładnie taki obraz przedstawiają dane z ALMA – dysk wokół gwiazdy z centralną dziurą, wytworzoną prawdopodobnie przez planetę lub niewidoczną gwiazdę z układu podwójnego.

Według przewidywań, taka pyłowa pułapka ma czas istnienia rzędu setek tysięcy lat. Jednak nawet gdy warunki ciśnienia zmienią się, zakumulowany pył będzie potrzebował milionów lat, aby się rozproszyć, co powinno zapewnić ziarnom wystarczająco dużo czasu na wzrost rozmiarów.

Obserwacji dokonano w okresie gdy sieć ALMA była jeszcze w budowie. Użyto części z docelowej liczby 66 anten. Inauguracja obserwatorium ALMA nastąpiła w marcu br. (PAP)

Ilustracja: Wizja artysty przedstawia pułapkę na pył w systemie Oph-IRS 48. Pułapka stanowi bezpieczne schronienie dla niewielkich cząstek w dysku, pozwalając im na łączenie się razem i wzrost rozmiarów. Źródło: ESO/L. Calcada.

Ilustracja: Obraz dysku pyłowego w systemie Oph-IRS 48. Oznaczono obszary z pyłem o różnych rozmiarach oraz wskazano rozmiar orbity Neptuna. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Nienke van der Marel.