Pyłowe fale uderzeniowe tworzą składniki przyszłych planet

Pyłowe fale uderzeniowe tworzą składniki przyszłych planet

11.11.2008

Nowe obserwacje wykonane za pomocą teleskopu kosmicznego NASA Spitzer Space Telescope wskazują, że być może to fale uderzeniowe w otoczeniu młodych gwiazd otoczonych przez dyski pyłowe są odpowiedzialne za tworzenie podstawowych materiałów, z których później utworzą się planety.

Materiałem dowodowym są maleńkie kryształy. Wokół młodych gwiazd przy których dopiero zaczynają formować się planety teleskop Spitzer wykrył kryształy zbliżone do tych, z których zbudowany jest kwarc. Kryształy – krystobalit i trydymit – znaleziono w kometach, lawie wulkanicznej na Ziemi oraz w niektórych meteorytach.

Astronomowie wierzą, że skrystalizowane ziarna pyłu mają tendencję do zlepiania się z innymi tworząc w ten sposób większe cząstki, które w procesie dalszego przyrastania ostatecznie dają początek planetom. Jednak odkrycie krystobalitu i trydymitu było zaskoczeniem – ponieważ do ich powstania potrzebne jest gwałtowne ogrzanie – takie, jakie może mieć miejsce w wyniku oddziaływania fali uderzeniowej. Odkrycie to sugeruje, że jakiś rodzaj fali uderzeniowej jest odpowiedzialny za wytwarzanie materiału potrzebnego do powstania planet.

„Badając te układy gwiezdne możemy dowiedzieć się więcej na temat początków Układu Słonecznego 4,6 miliarda lat temu „- mówi William Forrest z Uniwersytetu Rochester. -” Teleskop Spitzer pokazał nam jak powstają podstawowe materiały, z których formują się planety.” Forrest wraz z doktorantem, Benem Sargentem, są autorami artykułu mającego ukazać się w Astrophysical Journal.

Planety powstają z przypominających naleśnik dysków pyłu i gazu otaczających młode gwiazdy. Zaczynają życie jak ziarna pyłu zawieszone w takim dysku, by w procesie akrecji (narastania) urosnąć do prawdziwych planet. We wczesnych stadiach rozwoju planety ziarna pyłu krystalizują i łączą się, podczas gdy dynamika dysku uspokaja się a on sam staje się bardziej płaski. Procesy te zachodzą w ciągu pierwszych kilku milionów lat od momentu narodzin gwiazdy.

Gdy Forrest i jego współpracownicy wykorzystali teleskop Spitzer by zbadać pięć młodych i bliskich – odległych o około 400 lat świetlnych – gwiazd, wokół których znajdują się dyski, w których powstają planety odkryli wskaźniki występowania w nich ditlenku krzemu (krzemionki). Ditlenek krzemu zbudowany jest wyłącznie z krzemu i tlenu i jest – na Ziemi – głównym składnikiem szkła. Stopiony i poddany krystalizacji tworzy duże sześciokątne kryształy kwarcu sprzedawane jako mistyczne kryształy górskie. Podgrzana do jeszcze wyższej temperatury krystalizuje w postaci małych kryształów spotykanych w okolicach wulkanów. To właśnie te wysoko-temperaturowe odmiany kryształów krzemionki – a konkretnie krystobalit i trydymit – zespół Forresta odkrył po raz pierwszy w dyskach pyłowych wokół młodych gwiazd.

Te formy kryształów powstają w temperaturach rzędu 1220 Kelwinów – podczas gdy dyski protoplanetarne mają temperaturę w zakresie 100 – 1000 K – zbyt niską. Typowa temperatura dysków jest zatem zbyt niska by powstały. Ponieważ mechanizm krystalizacji wymaga ogrzania, po którym następuje gwałtowne schłodzenie, astronomowie sądzą, że najbardziej prawdopodobną przyczyną są fale uderzeniowe. Fale takie – będące naddźwiękowymi falami ciśnienia – powstają w dyskach protoplanetarnych podczas zderzeń wirujących obłoków gazu. Według niektórych teorii podobne fale uderzeniowe mogą towarzyszyć powstawaniu wielkich planet.

Odkrycie potwierdza zjawiska obserwowane w Układzie Słonecznym. Sferyczne kryształy – chondry – znajdywane w meteorytach również prawdopodobnie powstały w wyniku oddziaływania fal uderzeniowych w obrębie dysku, z którego powstały planety naszego układu. Ponadto misja NASA Stardust odkryła minerał trydymit w komecie Wild 2.

Oprócz autorów wymienionych wyżej współautorami publikacji są: C. Tayrien, M.K. McClure, A.R. Basu, P. Mano, Dan Watson, C.J. Bohac, K.H. Kim i J.D. Green z University of Rochester; A Li z University of Missouri, Columbia; E. Furlan z NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif., i G.C. Sloan z Cornell University, Ithaca, N.Y.

Źródło:

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *