Kaj natančno je "normalni" sončni sistem? Če smo v preteklosti mislili, da imamo kakšno idejo, zdaj zagotovo ne. In nova študija, ki so jo vodili astronomi na univerzi Cambridge, je to dejstvo še okrepila. Nova raziskava je našla štiri planete velikanskih plinov, podobnih našemu Jupitru in Saturnu, ki krožijo v orbiti zelo mlade zvezde, imenovane CI Tau. In eden od planetov ima ekstremno orbito, zaradi katere je več kot tisočkrat bolj oddaljena od zvezde kot najbolj notranji planet.
CI Tau je oddaljen približno 500 svetlobnih let v zelo aktivnem delu galaksije, imenovanem "zvezdna drevesnica." KI Tau je star komaj 2 milijona let kot dojenček v zvezdni obliki. Naše lastno Sonce je staro približno 5 milijard let in ima še 5 milijard, ki jih je treba dati, dati ali vzeti. Torej je CI Tau premlad, da bi imel takšne plinske velikane. Ali tako sva si mislila.
Naš najboljši model nastajanja osončja se imenuje nebularna hipoteza in ima nekaj takega: vrtinčasti oblak plina in prahu raste in pridobiva gostoto, dokler se ne zruši v zvezdo in se začne fuzija. Okoli novo nastale zvezde se preostanek plina in prahu vrti kot protoplanetarni disk. Sčasoma se ta zadeva zbere in oblikuje druge planete, lune in asteroide in ni več protoplanetarnega diska. To je zelo kratek opis, kako gredo stvari.
Vendar naj bi ta proces oblikovanja planetov trajal dolgo, veliko več kot 2 milijona let. Zvezda, kot je naše Sonce, se lahko oblikuje v samo 1 milijon letih, toda plinski planeti trajajo od 10 do 100 milijonov let, zemeljski planeti pa trajajo še dlje.
"Masivni planeti Saturna naj bi nastali tako, da se najprej naberejo trdno jedro in nato vleče plast plina na vrh, vendar naj bi bili ti procesi na velikih razdaljah od zvezde zelo počasni. Večina modelov se bo borila, da bi na tej razdalji naredili planete te mase. " - vodja študije, profesor Cathie Clarke, Inštitut za astronomijo na Univerzi v Cambridgeu.
To ni prvič, da je CI Tau ugledal astronome. Leta 2016 so astronomi odkrili vroč Jupiter, ki kroži okoli zvezde. Tako je postala prva zvezda svoje mladosti, ki je imela enega od teh cvrčih velikanov z vročim plinom. Vroči Jupiter je plinski velikan v enakem masnem razponu kot naš lastni Jupiter, vendar tak, ki kroži tako blizu svoje zvezde, da je zelo vroče. Vroči Jupiter je zmeden, saj ne razumemo, kako lahko tvorijo "in situ" ali tako blizu zvezde. Astronomi mislijo, da se tovrstni planeti tvorijo dlje od zvezde in se selijo noter. Kako bi se to lahko zgodilo v samo 2 milijonih letih?
V tej novi raziskavi je skupina raziskovalcev pod vodstvom univerze Cambridge znova usmerila pogled proti CI Tau. S pomočjo Atacama velikega milimetra / submilimetrskega sklopa (ALMA) so iskali po sistemu CI Tau za brate in sestre do vročega Jupitra. To, kar so našli, je samo povečalo skrivnost sistema. Odkrili so še tri plinske orjake, ki krožijo okoli zvezde, eden od njih pa sledi daleč stran od zvezde oddaljeni orbiti tisočkrat naprej, od prej omenjenega vročega Jupitra. Po navedbah prispevka gre za "... najmasovnejši ansambel eksoplanetov, odkrito v tej starosti." Torej, kaj vse to pomeni?
"Trenutno je nemogoče reči, ali je ekstremna planetarna arhitektura, ki jo vidimo v CI Tau, pogosta v vročih sistemih Jupiterja ..." - Profesor Cathie Clarke, Inštitut za astronomijo Univerze v Cambridgeu.
Za zdaj še nismo prepričani. Približno 1% zvezd gosti vroče Jupitre, večina znanih vročih Jupiterjev pa je stokrat starejša od CI Tau. Kakor vemo, planeti ne morejo oblikovati pred zvezdo, kako lahko astronomi razložijo, kaj se je zgodilo v tem sistemu?
"Trenutno je nemogoče reči, ali je ekstremna planetarna arhitektura, ki jo vidimo v CI Tau, pogosta v vročih sistemih Jupitra, ker način, kako so bili odkriti ti planeti, zaradi njihovega vpliva na protoplanetarni disk, ne bi deloval v starejših sistemih, ki nimajo več protoplanetarni disk, "je povedala profesorica Cathie Clarke iz Cambridgeovega inštituta za astronomijo, prva avtorica študije.
Tu je dovolj vprašanj, da je skupina astronomov zaposlena za celotno kariero. Po mnenju raziskovalcev ni jasno, kakšno vlogo so lahko imeli planeti sorojencev pri speljevanju najbolj notranjega planeta v njegovo ultra tesno orbito. Prav tako ni jasno, ali je kateri koli mehanizem v tem sistemu enak mehanizmu, ki naredi vroče Jupiterje na splošno. Nadaljnja skrivnost je, kako sta se zunanja dva planeta sploh oblikovala.
"Modeli za oblikovanje planetov so ponavadi osredotočeni na to, da bi lahko naredili že opažene vrste planetov, zato nova odkritja ne ustrezajo nujno modelom," je dejal Clarke. "Masivni planeti Saturna naj bi nastali tako, da se najprej naberejo trdno jedro in nato vleče plast plina na vrh, vendar naj bi bili ti procesi na velikih razdaljah od zvezde zelo počasni. Večina modelov se bo borila, da bi na tej razdalji naredili planete te mase. "
Seveda je tisto, zaradi česar je znanost tako prepričljiva in učinkovita. Astronomi nekaj opazujejo in ustvarijo model, ki bi ga razložil. Nato nadaljujejo z opazovanjem in nekatera odkritja model še okrepijo, nekatera pa ga izzovejo. Torej model nenehno posodablja in sčasoma realno predstavlja večji in večji vzorec opazovanj.
Astronomi bodo še naprej preučevali ta sistem, da bi poskušali razvozlati nekatere od teh skrivnosti. ALMA je revolucionarno preučila protoplanetarne diske in prihodnje delo bo brez dvoma spet močno naslonjeno na ALMA. Ima moč, da slika planete, ki sestavljajo znotraj protoplanetarnih diskov, ki so zatemnjena, slabo osvetljena mesta, v katera je težko videti.
Bodite pripravljeni, da boste presenečeni nad tem, kar vidi ALMA. Ponovno.
- Sporočilo za javnost Univerze v Cambridgeu: "Ogromni planeti okoli mlade zvezde sprožajo vprašanja, kako se oblikujejo planeti"
- Raziskovalni članek: "Milimetrična slika visoke ločljivosti protoplanetarnega diska CI Tau: množična skupina protoplanetov od 0,1 do 100 au"
- Sporočilo za univerzo Rice: "Astronomi najdejo velikanski planet okoli zelo mlade zvezde"
- Stran Wikipedia: Nebularna hipoteza
