Yeni araştırmalar, yenidoğan gaz gezegenlerinin şaşırtıcı derecede düz olabileceğini söylüyor

Yeni bir gezegen, gaz ve tozdan oluşan dönen bir çemberde, yani “beşik” olarak bilinen bir beşikte yaşamına başlıyor. ön yıldız diski. Meslektaşlarım ve ben, bu disklerdeki yeni doğan gaz gezegenlerinin şaşırtıcı derecede düzleşmiş şekillere sahip olabileceğini göstermek için bilgisayar simülasyonları kullandık. Bu bulgu, yayınlanan Astronomi ve Astrofizik Mektuplarıgezegenlerin tam olarak nasıl oluştuğuna dair resmimize katkıda bulunabilir.

Yeni oluşmuş ve hâlâ önyıldız disklerinin içinde bulunan protogezegenleri gözlemlemek son derece zordur. Şimdiye kadar sadece üç genç protogezegen gözlemlendi; bunlardan ikisi aynı sistem olan PDS 70’teydi.

Teleskoplarımızın gezegenin kendisinden gelen loş ışığı tespit edip diskinkinden ayırt edebilmesine yetecek kadar yakın ve genç sistemler bulmamız gerekiyor. Gezegen oluşum sürecinin tamamı yalnızca birkaç milyon yıl sürer; bu, astrofiziksel ölçekte göz açıp kapayıncaya kadar geçen bir süre kadardır. Bu, onları oluşma aşamasında yakalamak için şansımızın olması gerektiği anlamına gelir.

Araştırma grubumuz, gezegenlerin beşiklerindeki çeşitli termal koşullar altında gaz halindeki protogezegenlerin özelliklerini belirlemek için bilgisayar simülasyonları gerçekleştirdi.

Simülasyonlar, diskteki bir protogezegenin evrimini, disk içinde sadece bir yoğunlaşma olduğu erken bir aşamadan itibaren takip edebilmek için yeterli çözünürlüğe sahiptir. Bu tür simülasyonlar hesaplama açısından zorludur ve DiRAC, Birleşik Krallık’ın astrofizik süper hesaplama tesisi.

Tipik olarak bir diskin içinde birden fazla gezegen oluşur. Çalışma, protogezegenlerin küresel olmaktan ziyade Smarties veya M&M’ler gibi yassı küreseller olarak bilinen bir şekle sahip olduğunu buldu. Ekvatordan ziyade ağırlıklı olarak kutuplarından gaz çekerek büyürler.

Teknik olarak güneş sistemimizdeki gezegenler de yassı küre şeklindedir ancak yassılaşmaları küçüktür. Satürn’ün düzleşmesi %10, Jüpiter’in %6’sı, Dünya ise yalnızca %0,3’tür..

Karşılaştırıldığında, protogezegenlerin tipik düzleşmesi %90’dır. Böyle bir düzleşme, protogezegenlerin gözlemlenen özelliklerini etkileyecektir ve gözlemler yorumlanırken bunun dikkate alınması gerekir.

Gezegenler nasıl başlar?

Gezegen oluşumuna ilişkin en yaygın kabul gören teori “çekirdek birikimi”dir. Bu modele göre kumdan daha küçük toz parçacıkları birbirleriyle çarpışıyor, gruplanıyor ve giderek daha büyük kütlelere dönüşüyor. Bu, temizlenmediğinde yatağınızın altındaki toza etkili bir şekilde olan şeydir.

Yeterince büyük formlara sahip bir toz çekirdeği, diskten gaz çekerek gaz devi bir gezegen oluşturur. Bu aşağıdan yukarıya yaklaşım birkaç milyon yıl alacaktır.

Tam tersi olan yukarıdan aşağıya yaklaşım ise disk kararsızlığı teorisi. Bu modelde, genç yıldızlara eşlik eden ön yıldız diskleri kütleçekimsel olarak kararsızdır. Başka bir deyişle, bakımı yapılamayacak kadar ağırdırlar ve parçalara ayrılarak gezegenlere dönüşürler.

Çekirdek birikimi teorisi uzun zamandır ortalıkta dolaşıyor ve güneş sistemimizin nasıl oluştuğunun birçok yönünü açıklayabiliyor. Bununla birlikte, disk kararsızlığı, son yıllarda keşfettiğimiz, örneğin gaz devi bir gezegenin, ev sahibi yıldızından çok uzakta yörüngede döndüğü sistemler gibi bazı dış gezegen sistemlerini daha iyi açıklayabilir.

Bu teorinin çekiciliği, gezegen oluşumunun birkaç bin yıl içinde çok hızlı gerçekleşmesidir; bu, gezegenlerin çok genç disklerde var olduğunu öne süren gözlemlerle tutarlıdır.

Çalışmamız disk kararsızlığı modeliyle oluşan gaz devi gezegenlere odaklandı. Zaten düz olan bir yapının, yani protostellar diskin sıkıştırılmasından oluştukları için, aynı zamanda dönme şekilleri nedeniyle de düzleşmişlerdir.

Düz Dünya yok

Her ne kadar bu öngezegenler genel olarak çok düzleşmiş olsa da, sonunda bildiğimiz gaz devi gezegenlere dönüşecek olan çekirdekleri daha az düzleşmiştir; yalnızca %20 kadar. Bu Satürn’ün düzleşmesinin sadece iki katıdır. Zamanla daha küresel hale gelmeleri bekleniyor.

Dünya ve Mars gibi kayalık gezegenler disk kararsızlığı yoluyla oluşamaz. Toz parçacıklarının yavaş yavaş bir araya gelerek çakıl taşlarına, kayalara, kilometrelerce büyüklükteki nesnelere ve sonunda gezegenlere dönüşmesiyle oluştukları düşünülüyor. Yeni doğduklarında bile önemli ölçüde düzleşemeyecek kadar yoğundurlar. Dünya’nın gençken bu kadar düzleşmiş olması mümkün değildir.

Ancak çalışmamız, bazı gezegen sistemlerindeki bazı dünyalarda disk istikrarsızlığının rolünü desteklemektedir.

Artık dış gezegen keşifleri çağından dış gezegen karakterizasyonu çağına geçiyoruz. Pek çok yeni gözlemevi faaliyete geçecek. Bunlar, disklerine gömülü daha fazla protogezegenin keşfedilmesine yardımcı olacak. Bilgisayar modellerinden elde edilen tahminler de giderek daha karmaşık hale geliyor.

Bu teorik modeller ve gözlemler arasındaki karşılaştırma bizi güneş sistemimizin kökenlerini anlamaya giderek daha da yaklaştırıyor.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.