2012.12.04. - Barna törpék körül is kialakulhatnak kőzetbolygók?

Az ALMA antennarendszer már működő elemeivel milliméter méretű porszemcséket azonosítottak egy barna törpét övező porkorong külső részeiben, ami alapján akár földméretű kőzetbolygók is kialakulhatnak ezen objektumok körül.

Az Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) antennarendszer már működő elemeivel egy nemzetközi kutatócsoport olyan milliméter méretű porszemcséket azonosított egy barna törpét övező porkorong külső régióiban, melyeket eddig csak újszülött csillagok körüli sűrűbb diszkekben figyeltek meg. A meglepő felfedezés új kihívás elé állíthatja a földméretű kőzetbolygók keletkezésére vonatkozó elméleteket is, és azt vetíti előre, hogy a kőzetbolygók sokkal gyakoribbak lehetnek az Univerzumban, mint eddig gondoltuk.

Az elképzelések szerint a kőzetbolygók kialakulása a csillagok körüli porkorongokban az először még mikroszkopikus méretű, majd egyre növekvő részecskék véletlenszerű ütközések következtében történő összetapadásával kezdődik. A kicsiny porrészecskék a homok- vagy a koromszemcsékhez hasonló méretűek. A kutatók azonban eddig úgy gondolták, hogy egy barna törpe körüli diszk külső régióban a részecskék nem növekedhetnek ezen a módon, mivel a korong anyaga nagyon ritka és a szemcsék túl gyorsan mozognak ahhoz, hogy egy ütközés után összetapadhassanak. A statisztikai alapon mégis csak létrejött nagyobb részecskéknek ráadásul az elméletek szerint gyorsan befele, a barna törpe irányába kell mozogniuk, így eltűnnek a korong külső tartományaiból, ahol egyáltalában detektálhatók.

Fantáziarajz egy barna törpe körüli por- és gázkorongról.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / M. Kornmesser (ESO)]

Luca Ricci (California Institute of Technology), a kutatócsoport vezetője szerint teljes meglepetésként érte őket a milliméter méretű szemcsék felbukkanása a Rho-Oph 102 katalógusjelű barna törpe körüli kicsiny, vékony korong külső, hideg régióiban. Azt természetesen még nem lehet tudni, hogy egy igazi kőzetbolygó is kialakulhat-e ott, de első mozzanatait mindenesetre már látjuk, ennek következtében pedig mindenképpen revideálni kell az elképzeléseinket a kőzetbolygók kialakulásának feltételeiről.

Az ALMA antennáinak felbontása lehetővé tette a szén-monoxid kimutatását is a Rho-Oph 102 körüli diszkben, első alkalommal egy barna törpét övező porkorongban. A CO és a milliméter méretű porszemcsék felfedezése azt sugallja, hogy ez a korong sokkal jobban hasonlít a fiatal csillagok körüli diszkekhez, mint azt korábban gondoltuk.

Fantáziarajz a barna törpe körüli korongban örvénylő porszemcsékről.
[ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / L. Calçada (ESO)]

A Rho-Oph 102 a Rho Ophiuchi csillagkeletkezési régióban, a Kígyótartó csillagképben figyelhető meg. Tömege a Jupiterének körülbelül 60-szorosa - azaz a Napénak mindössze 6%-a -, így kicsi ahhoz, hogy termonukleáris reakciókkal termeljen energiát és normál csillagként ragyogjon. Ennek ellenére azonban bocsát ki hősugárzást, melynek forrása a lassú összehúzódása közben felszabaduló gravitációs potenciális energia. Színe vörös, fényessége pedig természetesen sokkal kisebb, mint egy igazi csillagé.

Az ALMA a milliméter hullámhosszúságú sugárzásra érzékeny, ilyet bocsát ki a barna törpe által felmelegített korong anyaga is. A porszemcsék csak nagyon kevés, a méretüknél nagyobb hullámhosszúságú sugárzást emittálnak, ezért a sugárzásuk intenzitásában egy karakterisztikus levágás figyelhető meg a megfelelő hullámhossznál. Az ALMA ideális eszköz ennek a levágásnak a mérésére, ezen keresztül pedig a porszemcsék méretének meghatározására. Az észlelések szerint a 0,89 és 3,2 mm-es hullámhossz közti intenzitáscsökkenés nem olyan meredek, mint ahogyan előzetesen várták, ami azt jelenti, hogy a részecskék legalább egy részének a mérete milliméteres vagy annál nagyobb.

Ricci szerint a közeljövőben, ha az ALMA minden antennája munkába áll, a rendszer felbontása elegendő lesz ahhoz, hogy felrajzolhassuk a Rho-Oph 102, illetve a hozzá hasonló objektumok körüli korongok részletes térképét, pontosítsuk a por és a gáz közötti kölcsönhatásról rendelkezésre álló ismereteinket, ezáltal pedig jobban megértsük a bolygók kialakulásának részleteit.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• eso1248 - Science Release