Nové vysvětlení vzniku obřích plynných planet
Autor: Sci-News.com
Obří plynné planety ve Sluneční soustavě, tedy Jupiter, Saturn, Uran a Neptun – stejně tak i hmotné exoplanety – se podle současných teorií zformovaly na základě akrece plynu na pevná jádra, každé s hmotností přibližně 10krát větší než Země. Avšak rychlá migrace v důsledku vzájemné interakce disku a planet zabraňuje vytvoření tak hmotných jader akrecí planetesimál. Dostatečně rychlý růst jader prostřednictvím akrece prachových zrnek vyžaduje velmi hmotné protoplanetární disky, protože většina těchto zrnek spadne na centrální hvězdu. Astrofyzikové z Nagoya University a Tohoku University informovali v novém článku o výsledcích počítačových simulací kolizního vývoje plynných obrů z prachu v celém protoplanetárním disku.
„O vzniku planet toho víme docela málo,“ říká Hiroshi Kobayashi, vědecký pracovník z Department of Physics at Nagoya University. „Prach ležící uvnitř rozsáhlých protoplanetárních disků obklopujících nově zrozené hvězdy koliduje a spojuje se, přičemž vytváří drobná tělesa zvaná planetesimály. Tato tělesa se následně seskupují a vytvářejí planety.“
„Navzdory všemu, co víme, vznik plynných obrů jako Jupiter a Saturn dlouho zaměstnával astronomy. Toto je problém, protože plynní obři hrají obrovskou roli při vzniku potenciálně obyvatelných planet v planetárních soustavách.“
Aby se zformovaly obří plynné planety, musí se nejprve vyvinout pevné jádro, které má dostatečnou hmotnost – přibližně 10 hmotností Země – a které bude schopno gravitačně přitáhnout ohromné množství plynu (podle nějž nesou plynní obři své pojmenování). Vědci se dlouho snažili pochopit, jak tato jádra rostou.
Tento problém je dvojí: 1) růst jádra z jednoduchých hromadících se planetesimál by trval déle než několik miliónů roků, což je doba existence protoplanetárních disků 2) vytvářející se planetární jádra interagují s protoplanetárním diskem, což vede k jejich migraci dovnitř směrem k centrální hvězdě; to vylučuje akumulaci plynu na tato jádra.
K vyřešení tohoto problému Hiroshi Kobayashi a Hidekazu Tanaka z Tohoku University’s Astronomical Institute použili nejmodernější počítačové technologie ke zdokonalení simulací, které mohou modelovat, jak prach z protoplanetárního disku může kolidovat a růst do podoby pevného jádra nezbytného pro akumulaci plynu.
„Nový počítačový program je schopen se zabývat nebeskými tělesy všech velikostí a simulovat jejich vývoj prostřednictvím srážek,“ říká Hiroshi Kobayashi.
Počítačové simulace ukázaly, že prachová zrna z vnějších oblastí protoplanetárního disku směřují dovnitř a rostou do podoby ledových planetesimál ve vzdálenosti zhruba 10 astronomických jednotek (AU) od centrální hvězdy. Prachová zrna současně zvyšují svůj počet v oblasti vzdálené 6 až 9 AU od hvězdy.
To podporuje vysokou rychlost nárůstu jader, což má za následek vznik pevných jader dostatečně hmotných pro akumulaci plynů a vyvinutí se do podoby obřích plynných planet za dobu zhruba 200 000 let. „Předpokládáme, že naše výzkumy povedou k úplnému objasnění původu obyvatelných planet nejen ve Sluneční soustavě, ale rovněž v planetárních soustavách kolem jiných hvězd,“ dodává Hiroshi Kobayashi.
Článek byl publikován v časopise Astrophysical Journal.
Zdroje a doporučené odkazy:
[1] sci-news.com
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí
O autorovi
František Martinek
Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.
