Međunarodni tim astronoma prvi je put pokazao kako se plin koji pada prema mladim zvijezdama postupno preoblikuje u protoplanetarne diskove iz kojih kasnije nastaju planeti. Istraživanje, koje spaja numeričke simulacije i opažanja teleskopom ALMA, donosi ono što je ovom području dugo nedostajalo: jasan trag prijelaza između padajućeg plina iz okolnog omotača i uređenog diska.
Rad predvodi Indrani Das iz Instituta za astronomiju i astrofiziku Academia Sinica, a objavljen je u časopisu The Astrophysical Journal.
Astronomi već dugo znaju da se oko mladih zvijezda formiraju protoplanetarni diskovi, nakupine plina i prašine u kojima s vremenom nastaju planeti. Jednako je dobro poznato i da se materijal unutar takvih diskova giba u skladu s Keplerovim zakonima.
No ono što je desetljećima ostalo nejasno bio je sam prijelaz između ta dva režima gibanja. U vanjskom dijelu sustava plin i prašina još padaju prema središtu, dok se unutar diska materijal već kreće po uređenijim orbitama. Kako točno dolazi do te promjene, dosad nije bilo jasno.
Novo istraživanje pokazuje da taj prijelaz nije nagao. Između vanjskog omotača i diska postoji posebna prijelazna zona u kojoj se gibanje plina postupno mijenja.
Prijelazna zona dobila je i ime
Autori su tu prijelaznu zonu nazvali ENDTRANZ. Upravo se ondje, pokazuju njihovi rezultati, plin koji dotad pada prema mladoj zvijezdi postupno preusmjerava u uređeno kruženje unutar diska.
To je važan odmak od starijih modela, koji su taj prijelaz prikazivali mnogo jednostavnije i grublje. Novi rad upućuje na drukčiju sliku: disk se ne oblikuje naglo, nego kroz postupnu preraspodjelu mase i kutnog momenta dok materijal iz vanjskog omotača ulazi u unutarnji dio sustava.
Drugim riječima, plin koji iz okolnog omotača dolazi prema zvijezdi ne “upada” jednostavno u disk. Prije toga prolazi kroz prijelaznu zonu u kojoj se mijenja način njegova gibanja i postupno uspostavlja urednije kruženje.
Kako bi razjasnili fiziku tog procesa, istraživači su najprije simulirali ranu fazu nastanka mlade zvijezde i diska koji se oko nje formira, počevši od urušavanja gustog oblaka plina. U tim su modelima uočili karakterističan skok u raspodjeli specifičnog kutnog momenta, koji su povezali upravo s tom prijelaznom zonom.
Specifični kutni moment opisuje koliko orbitalnog gibanja nosi jedinica mase. Upravo zato može poslužiti kao dobar pokazatelj načina na koji se materijal, dok rotira različitim brzinama, reorganizira na prijelazu iz urušavajućeg oblaka u disk.
Autori smatraju da je upravo taj skok važan trag. On ne pokazuje samo da prijelazna zona postoji, nego i otkriva kako se tijekom tog procesa mijenja samo gibanje plina.
Potvrda je stigla iz sustava L1527 IRS
Nakon simulacija istraživači su isti trag potražili u stvarnim opažanjima. Usmjerili su se na mladu zvijezdu L1527 IRS u molekularnom oblaku Bika, udaljenu oko 450 svjetlosnih godina od Zemlje. Oko nje se nalazi disk radijusa približno 70 astronomskih jedinica.
U ALMA-inim opažanjima visoke razlučivosti, prikupljenima u sklopu programa eDisk, tim je prvi put pronašao isti obrazac i u stvarnom sustavu. Na prijelazu između vanjskog omotača i diska uočen je karakterističan skok u raspodjeli specifičnog kutnog momenta, a sama prijelazna zona proteže se kroz područje široko oko 16 astronomskih jedinica.
Time ENDTRANZ više nije ostao samo teorijski prijedlog. Dobio je i opservacijsku potvrdu.
Autori pritom ističu da važnost ove prijelazne zone ne leži samo u tome što popunjava dugogodišnju prazninu u modelima nastanka zvijezda i planeta. Simulacije su pokazale i lokalne razlike u gibanju duž diska, što bi moglo pomoći u tumačenju složenih spiralnih struktura u protoplanetarnim diskovima.
Zato je domet ovog rada širi od same potvrde jedne nove regije u mladim sustavima. Otvara se mogućnost da se isti tragovi sada traže i u drugim objektima. Ako se takav obrazac potvrdi i drugdje, astronomi će dobiti mnogo jasniju sliku procesa kojim se materijal oko novorođenih zvijezda postupno organizira u diskove iz kojih poslije nastaju planeti.
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.
