Naš Sunčev sustav je naše kozmičko susjedstvo, dobro poznat sa Suncem u središtu, stjenovitim planetima poput Merkura, Venere, Zemlje i Marsa, asteroidnim pojasom, plinovitim divovima Jupiterom i Saturnom, ledenim divovima Uranom i Neptunom, te Kuiperovim pojasom s kometima. No, koliko doista poznajemo procese koji su doveli do formiranja ovih planeta?
Dosadašnje teorije sugerirale su da su se divovski planeti formirali sudarima i nakupljanjem manjih nebeskih tijela, poznatih kao planetesimali, te naknadnim akumuliranjem plina tijekom milijuna godina. Međutim, te teorije nisu mogle objasniti prisutnost plinovitih divova na velikim udaljenostima od svojih zvijezda, niti nastanak planeta poput Urana i Neptuna.
Od prašine do divovskih planeta
Astrofizičari sa Sveučilišta Ludwig Maximilian (LMU), klastera ORIGINS i Instituta Max Planck za Sunčev sustav (MPS) predstavili su prvi model koji uključuje sve ključne fizičke procese u formiranju planeta. Ovaj inovativni model pokazuje kako prstenaste perturbacije u protoplanetarnim diskovima, tzv. substrukture, mogu inicirati brzo formiranje više plinovitih divova.
Prema istraživanju objavljenom u časopisu Astronomy & Astrophysics, ovi procesi mogu se odvijati brže i učinkovitije nego što se ranije mislilo. Model prikazuje kako se čestice prašine veličine milimetra aerodinamički nakupljaju u turbulentnom plinskom disku, stvarajući bogat izvor materijala za formiranje planeta. Ova pojava omogućava brzo nakupljanje “građevinskog materijala” na jednom mjestu, što ubrzava proces stvaranja planeta.
Profesor teorijske astrofizike na LMU, Til Birnstiel, ističe kako veliki planet može izazvati dodatno obogaćivanje prašine u disku, “poput pastira koji usmjerava stado,” gurajući prašinu prema vanjskoj orbiti. Ovaj proces može se ponavljati, omogućujući formiranje više divovskih planeta.
Važnost modela za razumijevanje planetarnih sustava
Ovo je prvi put da je simulacija uspješno pratila proces rasta sitne prašine u divovske planete. Tommy Chi Ho Lau, glavni autor studije i doktorand na LMU, naglašava značaj ove simulacije za razumijevanje formiranja planeta u različitim uvjetima.
U našem Sunčevom sustavu, plinoviti divovi nalaze se na udaljenosti od 5 do 30 astronomskih jedinica (AU) od Sunca, dok je Zemlja na 1 AU (oko 150 milijuna kilometara). No, u drugim planetarnim sustavima, ovakve perturbacije mogu pokrenuti formiranje plinovitih divova na još većim udaljenostima, kao što su opažanja teleskopa ALMA pokazala – na udaljenostima većim od 200 AU.
Model također objašnjava zašto se u našem Sunčevom sustavu nakon Neptuna nije formirao nijedan novi planet – sav dostupni materijal je bio potrošen. Ova nova saznanja pružaju dublje razumijevanje formiranja divovskih planeta i raznolikosti opaženih planetarnih sustava, čime se značajno proširuje naše znanje o kozmičkoj evoluciji.
