Astronomi so z observatorijem ALMA prvič pridobili zelo podrobne posnetke planetarnih sistemov v razvojni fazi, ki sledi koncu nastajanja planetov in je do zdaj ostajala slabo raziskana. V okviru mednarodne raziskave ARKS (ALMA survey for Resolving Kuiper belt Substructures) so znanstveniki posneli 24 diskov razbitin, prašnih pasov, ki ostanejo po koncu glavne faze nastajanja planetov, ter razkrili nepričakovano raznolikost njihovih notranjih struktur.
Po navedbah sodelujočih institucij so rezultati objavljeni v znanstveni reviji Astronomy & Astrophysics. Raziskovalci poudarjajo, da gre za najostrejše posnetke diskov razbitin doslej in za največjo tovrstno raziskavo z visoko ločljivostjo.
„Pogosto smo videli ‘otroške slike’ nastajajočih planetov, toda do zdaj so bila ‘najstniška leta’ manjkajoči člen,“ je pojasnila Meredith Hughes z Univerze Wesleyan, ena od soavtoric raziskave.
Diski razbitin predstavljajo obdobje, ko v planetarnih sistemih prevladujejo trki med večjimi telesi, hkrati pa se orbite planetov še lahko spreminjajo. Po navedbah raziskovalcev gre za fazo, ki je primerljiva z obdobjem, ko je v Osončju nastajal Kuiperjev pas onkraj Neptuna, ostanek velikih trkov in migracij planetov iz zgodnje zgodovine sistema.
„Diski razbitin predstavljajo fazo procesa nastajanja planetov, v kateri prevladujejo trki,“ je po navedbah projekta ARKS poudaril Thomas Henning z Inštituta Maxa Plancka za astronomijo. Dodal je, da lahko z ALMA zaznajo strukture v diskih, ki kažejo na prisotnost planetov, tudi kadar ti niso neposredno vidni.
Z opazovanjem 24 sistemov različnih starosti in lastnosti so raziskovalci dobili vpogled v obdobje, ko so se planeti še „prerivali“ za svoje končne orbite, kar je po njihovih navedbah ključno za razumevanje, kako so se oblikovali stabilni planetarni sistemi, podobni našemu.
Šibki diski, a presenetljivo zapletene strukture
Diski razbitin so pojasnili kot zelo šibke strukture, tudi do tisočkrat temnejše od plinsko bogatih diskov, v katerih nastajajo planeti. Prav zato so bili dolgo časa težko zaznavni. Raziskovalna skupina je s pomočjo visoke občutljivosti in ločljivosti ALMA uspela razkriti njihove fine podrobnosti.
Na posnetkih so vidni večobročni pasovi, široki haloji, ostri robovi ter tudi loki in gruče, ki kažejo na zapleteno dinamiko. Po navedbah raziskovalcev ALMA ne ustvarja slik v klasičnem smislu, temveč združuje radijske signale iz več deset anten, iz katerih nato z računalniško obdelavo nastane končna slika.
„Vidimo resnično raznolikost – ne le preproste obroče, temveč večobročne pasove, haloje in izrazite asimetrije, kar razkriva zelo dinamično poglavje v zgodovini planetarnih sistemov,“ je po navedbah projekta ARKS dejal Sebastián Marino z Univerze v Exeterju, vodja raziskave.
Podstrukture, plin in znaki vpliva nevidnih planetov
Po ugotovitvah ekipe približno tretjina opazovanih diskov kaže jasne podstrukture, kot so več obročev ali izrazite vrzeli, kar lahko pomeni, da so ostanki zgodnejših faz nastajanja planetov ali pa posledica gravitacijskega vpliva že oblikovanih planetov.
Raziskovalci so zaznali tudi dokaze o območjih, kjer so delci močneje „razpršeni“ iz ravnine diska, kar spominja na mešanico stabilnih in raztresenih objektov v Kuiperjevem pasu Osončja, ki je nastala ob zgodnjih migracijah Neptuna. V več sistemih so zaznali tudi ostanke plina, ki so po pričakovanjih morali že zdavnaj izginiti, kar lahko vpliva na gibanje prahu in kemijske procese v sistemu.
Nekateri diski so po navedbah raziskovalcev tudi izrazito asimetrični, z loki ali ekscentričnimi oblikami, kar nakazuje na gravitacijske motnje nevidnih planetov, posledice planetarnih migracij ali interakcije med plinom in prahom.
Pomen za razumevanje zgodovine Osončja
Rezultati raziskave kažejo, da je „najstniška“ faza planetarnih sistemov obdobje velikih pretresov in preurejanja. „Ti diski beležijo čas, ko so se orbite planetov še spreminjale in so ogromni trki, podobni tistemu, ki je privedel do nastanka Lune, oblikovali mlade sisteme,“ je po navedbah sodelujočih institucij dejal Luca Matrà s Trinity College Dublin.
Znanstveniki poudarjajo, da primerjava velikega števila sistemov omogoča razločevanje med strukturami, ki so podedovane iz zgodnjih faz, tistimi, ki jih oblikujejo planeti, in vplivi drugih procesov. To bi lahko pomagalo odgovoriti na vprašanje, ali je bila zgodovina Osončja izjema ali pogost primer v galaksiji.
Podatki raziskave ARKS so po navedbah projekta javno dostopni, kar omogoča nadaljnje analize in iskanje mladih planetov, ki bi lahko pojasnili opažene strukture v diskih.
