Zaskakujące tempo narodzin planet w otoczeniu młodych gwiazd

Wcześniejsze wnioski dotyczące masy dysków protoplanetarnych w Drodze Mlecznej - także te prowadzone jeszcze w ostatnich latach - wskazywały, że dotychczas obserwowanym strukturom (najczęściej istniejącym od 1 do 3 milionów lat) brakuje materiału na stworzenie nawet jednej planety wielkości Jowisza... o większej liczbie nawet nie wspominając. Na istnienie problemu brakującej masy budulca wskazywały jeszcze wyniki obserwacji z 2018 roku - wówczas naukowcy zastanawiali się, czy przeoczyli jakiś ważny rezerwuar materii w dysku otaczającym młodą gwiazdę, czy jednak przyczyną jest "skonsumowanie" jej przez już powstałe planety.

Najnowsze badania zdają się potwierdzać tę drugą wersję: młode planety powstają znacznie szybciej niż do tej pory sądzono. Sprawdzenie tego było jednak trudne, ze względu na wysoką temperaturę "niemowlęcych" układów we wczesnym stadium powstawania i emitowane przez nie promieniowanie. Chodzi o dużo młodsze dyski protoplanetarne (liczące sobie od 0,1 do 0,5 miliona lat).

Takie właśnie struktury wzięli "na warsztat" naukowcy pracujący na jednym z niderlandzkich uniwersytetów. Wśród autorów projektu badawczego, prowadzonego przez międzynarodowy zespół, jest Łukasz Tychoniec, absolwent Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu będący aktualnie doktorantem Leiden Observatory w Niderlandach. Wraz ze współpracownikami wykorzystał obserwacje z sieci radioteleskopów ALMA i VLA. „Żeby rozwikłać zagadkę, w jaki sposób powstają planety, musimy przyjrzeć się najmłodszym gwiazdom w Galaktyce. Sprawdzić wcześniejsze etapy, zamiast szukać brakującej masy” - wyjaśnia Tychoniec.

Przedmiotem badań było 77 protogwiazd w obłoku molekularnym Perseusza (Perseus Molecular Cloud). To obszar gwiazdotwórczy (tzw. "gwiezdny żłobek") odległy od Ziemi o 956–1047 lat świetlnych. Charakteryzuje się bardzo młodym wiekiem, szacowanym na okres od 100 tysięcy do 500 tysięcy lat. Rozpościera się na obszarze nieboskłonu liczonym w skali 6 x 2 stopnie kątowe (w dolnej części konstelacji Perseusza, nieco ponad gromadą Plejad).

Masę rozpatrywanych pojedynczych systemów protoplanetarnych wyliczano na podstawie obserwacji promieniowania emitowanego przez skupiska pyłu międzygwiezdnego. Okazało się, że jest ona o cały rząd wielkości większa niż w przypadku nieco starszych dysków, będących w nieco tylko późniejszej fazie ewolucji. Porównanie tych wielkość z masami znanych ukształtowanych układów planetarnych pokazało, że bardzo młode dyski protoplanetarne nie powinny mieć problemów z formowaniem planet.

Doniosłość tego odkrycia podkreślono m.in. w artykule opublikowanym przez prestiżowy magazyn Science. Artykuł naukowy opisujący wyniki badań został natomiast zgłoszony do publikacji w periodyku „Astronomy & Astrophysics”.