2018.10.14.

Miből lesznek a bolygók, ha túl kevés a por a születésükkor?

A bolygók keletkezéséről a jelenlegi elméletek szerint azt tudjuk, hogy a születőben lévő naprendszerek protoplanetáris korongjának portartalmából csomósodnak, állnak össze, a folyamat időrendjéről viszont elég kevés információnk van. A protoplanetáris korong gázt és port egyaránt tartalmaz, a bolygókhoz szükséges eredendő pormennyiség egy rendszer bolygóinak tömege alapján megbecsülhető. Egy most megjelent kutatási eredmény alapján azonban a felmérésekben azt találták, hogy valami nem stimmel, ugyanis a legtöbb protoplanetáris korong távolról sem tartalmaz a bolygókhoz elegendő port!
Az exobolygós rendszerek és a születő rendszerek protoplanetáris korongjainak megfigyelései, mérései napjainkra megfelelő mennyiségű adattal szolgálnak már ahhoz, hogy a különös ellentmondásra fény derülhetett. A chilei Európai Déli Obszervatórium ALMA műszerével mért, észlelt protoplanetáris korongokat, s a bizonyítottan exobolygókat jelentő észlelt objektumok közül azokat vonták be a vizsgálatba, ahol mind az anyacsillag, mind az exobolygó tömegadatai is rendelkezésre álltak. Ezekből kiszámították az exobolygós rendszerekre egyenként azok teljes bolygótömegeit, illetve ugyanezt elvégezték a protoplanetáris korongokra is. A tömegértékek mindig alsó értékek, mivel a jelen technikánk biztosan nem képes minden bolygót detektálni, így jó eséllyel több van egy-egy rendszerben, mint amiről tudunk, ám a kisebbeket nem észleljük, így az össztömeg szempontjából nem lesz szignifikáns eltérés az újak felfedezése sem. Az ALMA egy nemrégiben, egy igen fiatal, épp születő, 1-3 millió éves csillagrendszereket tartalmazó régión elvégzett alapos felméréséből nyertek ki a kutatók a protoplanetáris korongokra, illetve ezek tömegére és portartalmára vonatkozó adatokat. A számításokhoz a Gaia űrtávcső nemrégiben nyilvánosságra hozott csillagtávolság-adatait is felhasználták, így több száz rendszerről álltak rendelkezésre a kívánt adatok.

A számításokból az derült ki, hogy a teljes felmért anyagot tekintve átlagosan jóval nagyobb tömegűek az exobolygók, mint a protoplanetáris korongok pormennyiségei, az eltérés 10-100-szoros is lehet, a rendszerek jellegétől függően, ez pedig igen hatalmas különbség!
Az ALMA felmérési adatainak méretkorlátja a korongokban lévő szemcsékre 1 cm (az ennél nagyobbat nem észlelik), így egy lehetséges magyarázat az, hogy ennél csak nagyobb szemcsékből állnak a korongok, s a bolygókezdemények is már igen korán, pár százezer év alatt összeálltak, s ezért nincs jelen a megfelelő mennyiségű por már az 1 millió éves korongban sem. A másik magyarázat az lehet, hogy a protoplanetáris korongok folyamatosan szipkázzák be a csillagközi környezetük anyagát, s ebből adódik lassanként össze a bolygókhoz szükséges pormennyiség.
Elképzelhető persze, hogy a protoplanetáris korongok pormennyiségét alulbecslik az elméleti számítások, azonban az bizonyosnak tűnik, hogy ebben nem lehet akkora mértékű eltérés, mint a mérések alapján kapott adat.

Bár a mostanihoz hasonló eltérést egy-egy rendszerre vonatkozóan korábbi kutatások is tapasztaltak, jelen esetben azonban nagy mennyiségű adatból jutottak azonos eredményekre a kutatók, így általánosnak tekinthetőek ezek a nagyságrendi léptékű eltérések. Amennyiben a kezdeti pormennyiséget legalább egy nagyságrenddel alábecsülik a jelenlegi számítások, s sokkal több áll rendelkezésre mégis a felmért rendszerekben is, akkor viszont ez azt jelenti, hogy nagyon nem hatékony folyamat a bolygókeletkezés.
A rejtélyre adandó válasz valószínűleg a bolygókeletkezési folyamatok pontosabb megértésével születhet majd meg, akkor, ha a most vizsáltaknál jóval fiatalabb születő rendszereket is meg tudnak majd mérni, illetve ha kideríthetik, hogy milyen mennyiségű anyagpótlás érkezik a protoplanetáris korongon kívüli térből a korongok élettartama (az exo-naprendszerek teljes kialakulásáig eltelő idő) során. Ezekre a mérésekre a James Webb űrteleszkóp és a teljes Négyzetkilométeres Hálózat működésével lehet sort keríteni.

A kutatásról az Astronomy & Astrophysics számolt be október 11-én, a teljes cikk olvasható.

Landy-Gyebnár Mónika
(További fordítások a szerzőtől facebookon:  Égen – Földön – Föld alatt)

Nincs még értékelés

Értékelés

About the Author: