Gezegencikler bulutsularındaki rüzgârla savrularak enkazlarını uzaya fırlatıyor: Çalışma

Genç bir yıldızın etrafında gezegenler oluşmadan önce, ilk-güneş diski sayısız gezegenimsi canlılarla doldurulur. Zamanla bu gezegencikler birleşerek gezegenleri oluşturur ve çekirdek birikim teorisi bunun nasıl gerçekleştiğini açıklar. Ancak gezegenler var olmadan önce, gezegenciklerle dolu disk dağınık bir yerdi.

Birbirine çarpan kayalık nesnelerin tarihi, gezegenlerin ve ayların yüzeylerini yaralayan kraterlerde yazılıdır. Ama bu tarihin makro ölçeğidir. Gezegenimsi canlılarda, sonunda gezegenlere dönüşmelerinden daha fazlası var.

Yeni araştırmalar, bu küçük cisimlerin, protosolar diskteki gaz ve parçacıklardan oluşan, onlara çarpabilecek ve kayalık kalıntıları uzaya fırlatabilecek karşı rüzgarlara maruz kaldığını gösteriyor. Bu, kayalık gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair anlayışımızda yeni bir kırışıklık.

(Terminolojiyle ilgili bir not: protosolar disk, merkezdeki yıldız oluşurken var olan gaz ve toz diskidir. Protoplanetary disk, yıldız oluştuktan sonra ancak gezegenler hala oluşurken aynı disktir.)

Çalışma “Gezegenlerde rüzgar erozyonu ve taşınma”dır. Onun yayınlanan dergide İkarusve baş yazarı Rochester Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Profesörü Alice Quillen’dir.

Yeni çalışma, protosolar nebulaya gömülü, çapı 10 ila 100 km arasındaki gezegenciklerle ilgilidir. Bu bulutsulardaki yıldızlar henüz gerçek anlamda yıldız değildir. Bunlar herhangi bir nükleer füzyona uğramayan genç yıldız nesneleridir. Yani onlara çarpan yıldız rüzgarları değil; nebulanın kendisindeki karşı rüzgarlar. Bu karşı rüzgarlar diskteki gaz ve tozdan oluşur ve diskteki malzeme ile gezegenimsi arasındaki hız farkından kaynaklanır. Protosolar diskin farklı bölgelerindeki sıcaklık ve basınç farklılıkları da katkıda bulunur.

Yazarlar şöyle yazıyor: “Aeolian (rüzgârla savrulan) süreçlerin, 1 ila 100 km çapındaki küçük gezegenciklerde, protosolar nebulaya gömüldüklerinde meydana gelme olasılığını düşünüyoruz.”

Planetesimaller uyum yoluyla oluşur. Küçük parçacıklar protosolar nebulada birbirleriyle çarpıştıkça birbirlerine yapışırlar. Ancak genç bir nebula kaotik ve dağınık bir yerdir. Gezegenimsilere daha fazla malzeme ekleyebilecek veya malzemeyi kaldırabilecek çarpışmalar var. Parçacıklar ve gaz açısal momentum alışverişinde bulunabilir ve ayrıca gaz basıncı da vardır. Birkaç milyon yıl sürebilen bu aşamada pek çok şey oluyor.

Zamanla, bir gezegenimsi şeklin oluşmasına yetecek kadar parçacık birbirine yapışır.

Ancak genç diskte gaz basıncı var ve bir gezegenimsi onun içinden geçerken, onu parçacıklarla dolu bir karşı rüzgar olarak deneyimliyor. Bu karşı rüzgar, gezegenin yüzey yapışmasının üstesinden gelebilecek kadar güçlü.

Yazarlar, “Dünya, Mars, Venüs, Triton, Titan, Plüton, Io ve 67P/ChuryumovGerasimenko kuyruklu yıldızı da dahil olmak üzere güneş sistemindeki birçok cisimde Aeolian (rüzgarla çalışan) parçacık taşınması meydana geldi” diye yazıyor. “Güneş sistemindeki rüzgar süreçlerinin her yerde bulunması, gezegenimsi yüzeylerin protostellar disk karşı rüzgarları ve bunların içindeki parçacıklar tarafından değiştirilebileceğini gösteriyor.”

Yazarlara göre, bir protostellar diskteki karşı rüzgar, cm’lik ve daha küçük boyutlu parçacıkları gezegenlerden uzaklaştıracak kadar güçlüdür. Bu, iç güneş sistemindeki 10 km çapındaki bir gezegende gerçekleşebilir.

Bunun ötesinde, dış güneş sisteminde farklı bir şey oluyor. Rüzgardaki parçacıklar gezegenlere çarparak mikron boyutundaki parçacıkları yüzeyden uzaklaştırır. Bu parçacıklar uzaya fırlatılabilir veya gezegenin yüzeyine geri dağıtılabilir.

Çapı yaklaşık 6 km’nin altında olan gezegencikler için, karşı rüzgardaki parçacıkların erozyonu, birikim yerine kütle kaybına neden olur. Rüzgar hızı, karşı rüzgar parçacık boyutu ve malzeme boyutu gibi faktörler genel süreci etkiler.

Yazarlar örnek olarak iyi bilinen bir Kuiper Kuşağı Nesnesi olan Arrokoth’u gösteriyor. Muhtemelen dış güneş sisteminde oluşan Neptün ötesi bir nesnedir. Muhtemelen iki nesne nispeten düşük bir hızda çarpıştığında yaratıldı. Yazarlar, “Arrokoth’un en çarpıcı özellikleri arasında Wenu olarak da adlandırılan daha büyük lobunda (veya kafasında) bulunan pürüzsüz ve dalgalı arazi vardır” diye yazıyor.

Arrokoth yalnızca Neptün ötesi bir nesne değildir; bu bir Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızı. Bu kuyruklu yıldızlar Kuiper Kuşağı Nesneleri olarak başladı ancak büyük gaz devlerinin kütle çekimi nedeniyle iç güneş sisteminin içine çekildiler. Diğer Jüpiter ailesi kuyruklu yıldızlarının yüzeylerinde uçurumlar, tünemiş kayalar ve uçurumlar bulunurken, Arrokoth’un yüzeyi bununla karşılaştırıldığında garip bir şekilde pürüzsüzdür. Kanıtlar, Arrokoth’un, güneşe dönüşecek genç yıldız nesnesinin etrafındaki diskin optik olarak kalın olduğu zaman oluştuğunu gösteriyor. Yani yüzeyi genç güneşten gelen parlaklıktan etkilenmedi. Bu, yüzeyini başka bir sürecin şekillendirdiğini gösteriyor.

“Bir ön yıldız diskinden gelen rüzgarlar, Kuiper Kuşağı Nesnesi (486958) Arrokoth’un pürüzsüz dalgalı arazisini açıklayabilir” diye yazıyorlar, ancak yalnızca çok fazla parçacık olduğunda ve yalnızca hızları düşük olduğunda.

Bu araştırma son derece detaylıdır. Ancak genel olarak, rüzgar süreçlerinin gezegenlerin yüzeylerini değiştirebileceğini ve gezegen oluşum sürecinde rol oynayabileceğini gösteriyor. Rüzgar hızı, gaz basıncı, parçacık boyutu ve gezegen hızı gibi birçok değişken söz konusudur. Bazen parçacıklar gezegenden çıkarılır; bazen yüzeye geri sıçrarlar.

Ana değişken önyıldıza olan mesafedir. Süreçte büyük rol oynuyor. Yazarlar, “Diskin yoğunluğunun daha yüksek olduğu iç güneş sisteminde erozyon veya birikim oranları daha yüksektir” diye yazıyor.

Yazarlar şu sonuca varıyor: “Parçacık bakımından zengin karşı rüzgarlar ve gezegenimsiler arasındaki etkileşimler muhtemelen gelecekteki çalışmaların odak noktası olabilecek çeşitli ilginç olaylara neden olacaktır.”