Cirkumstelarni disk je plosnata, kružna struktura sastavljena od plina i prašine koja okružuje mlade zvijezde. Ova pojava jedna je od temeljnih sastavnica procesa formiranja zvijezda i planeta, a proučavanje takvih diskova omogućuje uvid u to kako su nastali Sunčev sustav i slični sustavi u svemiru.
Diskovi ove vrste nastaju kada međuzvjezdani oblak kolapsira pod vlastitom gravitacijom, pri čemu se većina mase koncentrira u središte i tvori protuzvijezdu, dok preostali materijal formira rotirajući disk oko nje. Ova raspodjela mase rezultat je očuvanja kutne količine kretanja. Upravo u tim diskovima, bogatima molekularnim vodikom, silicijem, ugljikom i ledom, dolazi do agregacije čestica, stvaranja planetesimala i kasnije planeta.
Razlikovanje od protoplanetarnih diskova
Iako se pojmovi “cirkumstelarni” i “protoplanetarni” disk često koriste kao sinonimi, među njima postoji važna razlika. Cirkumstelarni disk širi je pojam koji uključuje sve diskove oko zvijezda, bez obzira na njihovu dob ili evolucijsku fazu. Protoplanetarni diskovi su posebna podvrsta cirkumstelarnih diskova koji okružuju vrlo mlade zvijezde i sadrže uvjete potrebne za nastanak planeta. Drugim riječima, svaki protoplanetarni disk jest cirkumstelarni, ali nije svaki cirkumstelarni disk protoplanetarni.
U kasnijim fazama života zvijezde, mogu nastati i sekundarni cirkumstelarni diskovi, primjerice u binarnim sustavima kada masa prelazi s jedne komponente na drugu. Takvi diskovi, iako oblikom slični, nastaju drukčijim mehanizmima i ne sudjeluju nužno u formiranju planeta.
Promatranja i instrumenti
Zahvaljujući instrumentima poput ALMA-e (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), svemirskog teleskopa Hubble i svemirskog teleskopa James Webb, znanstvenici danas mogu s iznimnom preciznošću promatrati strukturu i sastav cirkumstelarnih diskova. ALMA, primjerice, omogućuje detekciju molekularnih linija i finu mapu distribucije tvari u diskovima, često na udaljenostima većima od 100 svjetlosnih godina.
Izvor: NASA, ESA, CSA, STScI, S. Wolff, K. Su, A. Gáspár (Sveučilište u Arizoni)
Jedno od najpoznatijih takvih promatranja odnosi se na zvjezdani sustav HL Tauri, udaljen oko 450 svjetlosnih godina u zviježđu Bika. ALMA je 2014. zabilježila nevjerojatno detaljnu sliku njegovog protoplanetarnog diska, na kojoj su jasno vidljivi koncentrični prstenovi i praznine. Te strukture ukazuju na to da se unutar diska već formiraju planetarne mase koje “čiste” materijal iz svoje orbite.
Kemijski sastav i razvoj
Cirkumstelarni diskovi bogati su organskim molekulama, uključujući vodikove spojeve, ugljikovodike, pa čak i složenije spojeve poput metanola i formaldehida. Otkriće takvih molekula u diskovima sugerira da preduvjeti za organsku kemiju, pa možda i za razvoj života, postoje mnogo prije formiranja planeta.
Tijekom nekoliko milijuna godina, disk postupno evoluira: plin se raspršuje pod djelovanjem zvjezdanog vjetra i zračenja, prašina se akretira u veće strukture, a nastaju i protoplaneti. U fazi kada disk izgubi većinu plina, govorimo o prijelaznim diskovima, u kojima su procesi stvaranja planeta pri kraju ili već završeni.
Naše granice razumijevanja
Unatoč tehnološkom napretku, brojna pitanja o cirkumstelarnim diskovima ostaju otvorena. Još nije posve jasno kako točno nastaju višestruki planetarni sustavi, koliku ulogu imaju magnetska polja u raspodjeli mase unutar diska, te kako se u različitim uvjetima mijenja kemijski sastav. Također, promatranja sugeriraju da formiranje planeta može početi i ranije nego što se prethodno mislilo, dok disk još sadrži većinu prvotnog plina.
Osim toga, postoje sustavi s višestrukim zvijezdama u kojima diskovi poprimaju nagnute, fragmentirane ili spiralne oblike, što dodatno komplicira modeliranje takvih struktura. Astrofizičari i dalje usavršavaju numeričke simulacije kako bi mogli usporediti teorijske modele s opažanjima.
Cirkumstelarni diskovi ključni su elementi u razumijevanju nastanka zvijezda i planeta. Promatranjem i analizom tih struktura, znanstvenici ne samo da rekonstruiraju prošlost našeg Sunčevog sustava, već i otkrivaju raznolikost puteva koje priroda koristi za formiranje novih svjetova. Iako su mnoga pitanja još otvorena, svako novo promatranje donosi precizniju sliku procesa koji iz oblaka prašine i plina stvaraju dinamične sustave s planetima, mjesecima i, potencijalno, uvjetima za život.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
