U masivnom, slojevito strukturiranom protoplanetarnom disku plina i prašine oko mlade zvijezde, poznatom pod oznakom GoHam, zabilježene su najranije faze nastanka divovskih planeta. Otkriće je ostvareno zahvaljujući opažanjima provedenima radioteleskopskim sustavom Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Zbog svoje gotovo bočne orijentacije i iznimnih dimenzija, taj sustav omogućuje rijedak izravan uvid u unutarnju građu diska u kojem se planeti tek počinju formirati.Rezultati istraživanja, koji su trenutačno u pripremi za znanstvenu objavu, predstavljeni su na godišnjem sastanku Američkog astronomskog društva, održanom početkom siječnja u Phoenixu.
Gotovo bočni položaj diska omogućio je astronomima da promatraju njegovu okomitu strukturu, što je kod većine drugih protoplanetarnih diskova znatno teže postići. Opažanja na milimetarskim valnim duljinama omogućila su precizno mapiranje raspodjele čestica prašine veličine milimetra, kao i više različitih molekula u plinovitom stanju, koje su se unutar diska rasporedile u jasno razdvojene slojeve.
Slojevita raspodjela plina i prašine
U disku su detektirana dva izotopna oblika ugljikova monoksida (^12CO i ^13CO), odnosno ista molekula u kojoj se razlikuje masa atoma ugljika, kao i sumporom bogate molekule CS i SO. Lakši oblik, ^12CO, nalazi se na najvećim visinama iznad središnje ravnine diska, dok se teži ^13CO smješta nešto niže. Molekula CS koncentrirana je najbliže središnjoj ravnini, u skladu s očekivanjima da se gušći plinovi zadržavaju bliže središtu diska.
Sloj prašine vidljiv na milimetarskim valnim duljinama relativno je tanak i snažno koncentriran uz središnju ravninu diska. Nasuprot tome, plin se proteže daleko iznad i ispod tog sloja, što jasno pokazuje da je plinovita komponenta diska znatno deblja i prostorno rasprostranjenija od krutih čestica. Takva raspodjela pruža izravan uvid u fizikalne procese koji upravljaju ponašanjem materijala u ranim fazama razvoja planetarnih sustava.
GoHam se izdvaja i svojim razmjerima. Plin ^12CO proteže se do radijusa od gotovo 1.000 astronomskih jedinica, dok okomita visina diska doseže nekoliko stotina astronomskih jedinica. Time se ovaj sustav ubraja među najveće poznate protoplanetarne diskove. Ukupna masa prašine procjenjuje se na vrijednost višestruko veću od mase prašine u tipičnim diskovima oko zvijezda slične mase, što upućuje na izniman potencijal za nastanak divovskih planeta i, dugoročno, mogućeg sustava s više planeta.
Asimetrije diska, gubitak plina i mogući rani stadij formiranja planeta
Unatoč svojoj veličini, disk ne pokazuje simetričnu strukturu. Raspodjela milimetarske prašine izraženo je nejednolika u smjeru sjever–jug. Jedna strana diska pokazuje proširenije i intenzivnije zračenje prašine, što upućuje na postojanje velikog vrtloga ili poremećaja u strukturi diska. Takve strukture mogu učinkovito zadržavati krute čestice i stvarati lokalna područja povećane gustoće, u kojima se akumulira materijal ključan za daljnji rast planetarnih tijela.
U sjevernom dijelu diska, na velikim udaljenostima od središnje zvijezde, opaženo je slabo i raspršeno zračenje ugljikova monoksida. Takav raspored upućuje na proces u kojem zračenje zvijezde postupno zagrijava i odnosi plin s vanjskih dijelova diska u okolni međuzvjezdani prostor (u stručnoj literaturi poznat kao photoevaporation). Uz to, astronomi su identificirali neobičnu, jednostranu strukturu u zračenju sumporova monoksida, u obliku luka smještenog neposredno izvan najsjajnijeg dijela prašine. Iako je ta struktura prisutna samo na jednoj strani diska, njezino gibanje slijedi ukupnu rotaciju sustava, što pokazuje da je dinamički povezana s diskom.
Ta struktura prostorno se podudara s ranije identificiranom gustom nakupinom materijala poznatom kao “GoHam b”. Smatra se da je riječ o području u kojem se materijal lokalno zgušnjava i gravitacijski veže, što bi moglo predstavljati jedan od najranijih opaženih stadija nastanka masivnog planeta na širokoj orbiti, u vanjskim dijelovima protoplanetarnog diska.
“Ovaj sustav pruža rijedak i iznimno jasan uvid u okomitu i radijalnu strukturu vrlo velikog diska promatranog gotovo točno s boka”, izjavio je Charles Law, znanstveni suradnik u okviru programa NHFP Sagan i voditelj istraživanja. Prema njegovim riječima, kombinacija iznimne veličine diska, izraženih strukturnih asimetrija, procesa postupnog gubitka plina i naznaka ranih faza formiranja planeta čini sustav GoHam referentnim primjerom za provjeru detaljnih modela evolucije protoplanetarnih diskova. Takva opažanja omogućuju bolje razumijevanje načina na koji se masivni planeti mogu formirati na velikim udaljenostima od svojih zvijezda te kako njihova prisutnost već u ranim fazama utječe na raspodjelu plina i prašine unutar diska.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
