Astronomowie wykonali najdokładniejsze jak dotąd zdjęcia 24 dysków śmieci krążących wokół odległych gwiazd, ujawniając ważne spostrzeżenia na temat chaotycznej i przejściowej fazy pomiędzy powstawaniem planet a zaawansowanymi układami egzoplanet. Dyski te to pozostałości pyłu i planetozymali pozostałych po powstaniu planet, zasadniczo pozasłonecznych odpowiedników naszych własnych asteroid i pasów Kuipera.
Brakujące ogniwo w ewolucji planet
Przez lata naukowcy badali zarówno wczesne etapy powstawania planet (dyski protoplanetarne), jak i w pełni rozwinięte układy egzoplanetarne. Dyski gruzu wypełniają krytyczną lukę: „nastoletni okres” Układu Słonecznego, kiedy planety ustabilizowały się na swoich orbitach, zderzenia są nadal częste, a ogólną strukturę kształtują siły grawitacyjne.
Dyski szczątków są słabe, co utrudnia ich obserwację. Jednakże, korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), zespół kierowany przez Meredith Hughes z Wesleyan University przezwyciężył te trudności, tworząc obrazy o wysokiej rozdzielczości w ramach badania ALMA Exocuiper Substructure Resolution Survey (ARKS).
Zróżnicowane struktury ujawniają dynamiczną historię
Obserwacje pokazują niesamowitą różnorodność tych dysków. Nie są to tylko proste pierścienie, jak czasami można zobaczyć wokół młodych gwiazd. Zamiast tego wiele z nich demonstruje:
- Wiele pierścieni i przerw wskazujących na obecność planet, które z biegiem czasu utworzyły dysk.
- Struktury w kształcie halo, potencjalnie spowodowane resztkowym gazem lub oddziaływaniami grawitacyjnymi.
- Asymetryczne kształty sugerujące trwające kolizje lub wpływ niewidzialnych planet.
Około jedna trzecia dysków ma wyraźną podstrukturę, co oznacza, że dyski nie są gładkie, ale zawierają pozostałości wcześniejszych etapów powstawania planet. Niektóre dyski wydają się spokojne i rozproszone, podczas gdy inne wydają się chaotyczne i wzdęte, co odzwierciedla mieszankę stabilnych i rozproszonych obiektów w naszym Układzie Słonecznym.
Zatrzymywanie gazu i ciągła ewolucja
Warto zauważyć, że kilka dysków zatrzymuje gaz znacznie dłużej, niż oczekiwano, co może mieć wpływ na skład chemiczny wszelkich planet, które wciąż się w nich tworzą. Zespół odkrył również, że wiele dysków jest jednostronnych, co wskazuje na impulsy grawitacyjne pochodzące od ukrytych planet lub blizny po wcześniejszych migracjach planet.
„Dyski te rejestrują okres, w którym orbity planet uległy przetasowaniu, a ogromne uderzenia… utworzyły młode układy słoneczne” – powiedział Luca Matra, astronom z Trinity College w Dublinie. Przegląd ARKS zapewnia nowy złoty standard w badaniu dysków ze śmieciami, umożliwiając naukowcom rozszyfrowanie, czy historia naszego Układu Słonecznego była wspólna, czy wyjątkowa.
Badanie to podkreśla gwałtowną i dynamiczną naturę ewolucji układów planetarnych. Odkrycia sugerują, że historia naszego Układu Słonecznego może nie być anomalią, ale raczej typowym wynikiem złożonych procesów zachodzących po powstaniu planet.
Wyniki opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.
