Prema nedavnim proračunima tima pod vodstvom astrofizičara iz instituta RIKEN, građevni elementi novih planeta mogli bi se stvarati s većom lakoćom nego što se prethodno vjerovalo. Planeti se razvijaju iz oblaka prašine i plina koji kruže oko mladih zvijezda. U okviru ovih protoplanetarnih diskova, čestice prašine postepeno se spajaju formirajući zrnca, koja se dalje udružuju u planetezimale. Ovi planetezimali, čiji promjer može doseći nekoliko kilometara, mogu potencijalno postati temelj za stvaranje novih svjetova.
Formiranje planetezimala
Astronomi još uvijek istražuju specifične mehanizme koji omogućavaju svaku od ovih faza razvoja. Na primjer, formiranje planetezimala moguće je kroz sudaranje i međusobno prianjanje zrnaca prašine, proces poznat pod nazivom koagulacija. Kao alternativa, otpor koji zrnca prašine osjećaju pri kretanju kroz protoplanetni disk može dovesti do njihovog koncentriranja u labave skupine, fenomen poznat kao strujna nestabilnost. “Ukoliko su ove skupine dovoljno masivne, planetesimali bi se mogli formirati kroz samo gravitacijski kolaps takve skupine,” pojašnjava Ryosuke Tominaga, član laboratorija za formiranje zvijezda i planeta pri RIKEN-u.
U svrhu procjene relativne važnosti spomenutih procesa u formiranju planetesimala, Ryosuke Tominaga i Hidekazu Tanaka sa Sveučilišta Tohoku u Sendaiju, u Japanu, razvili su sofisticirani model. Ovaj model rekonstruira dinamiku zrnaca prašine unutar protoplanetnih diskova, oslanjajući se na bogatstvo podataka iz prethodnih simulacija formiranja planetezimala. Model detaljno razmatra različite parametre, poput brzine i adhezivnosti zrnaca prašine, naglašavajući kako prekomjerna brzina sudara može dovesti do njihovog razbijanja umjesto spajanja u veća zrnca.
Evolucija prašine
Tominaga ističe: “Postoje indicije da zrnca prašine možda nisu izrazito ljepljiva, što bi moglo ograničiti njihov rast zbog fragmentacije uzrokovane visokim brzinama sudara u zonama formiranja planeta. To predstavlja jednu od značajnih prepreka evoluciji prašine u planetezimale.”
Model razvijen od strane Tominage i Tanake ocjenjuje period potreban za akreciju zrnaca prašine te ga uspoređuje s vremenom potrebnim za formiranje grupa zahvaljujući fenomenu strujne nestabilnosti. Analiza je pokazala da se oba procesa odvijaju u sličnom vremenskom okviru, gdje jedan proces podupire drugi, stvarajući sinergiju koja ubrzava njihov zajednički napredak.
“Sinergija između rasta prašine i efikasnosti formiranja grupa znatno doprinosi bržem stvaranju planetezimala,” objašnjava Tominaga. “Ova dinamika povratne spone identificirana je kao ključni element koji potiče nastanak planetezimala.”
Ovaj mehanizam primjećen je kako kod ledenih tako i kod silikatnih zrnaca prašine, koja su po svojstvima sličnija pijesku. Tominaga dodaje da trenutačni model nudi preliminarnu ocjenu dinamike rasta prašine, izražavajući pritom optimizam u vezi s budućim numeričkim simulacijama koje bi pružile dublje razumijevanje procesa formiranja planetezimala. Rezultati studije objavljeni su u časopisu The Astrophysical Journal.
