Các nhà thiên văn học thích quan sát các ngôi sao trẻ ở xa khi chúng hình thành. Các ngôi sao được sinh ra từ một đám mây phân tử, và một khi đủ vật chất trong đám mây đó kết lại với nhau, sự hợp nhất bùng cháy và một ngôi sao bắt đầu cuộc sống của nó. Các vật liệu còn sót lại từ sự hình thành của ngôi sao được gọi là đĩa hoàn cảnh.
Khi vật chất trong đĩa hoàn cảnh xoay quanh ngôi sao đang quay, nó tụ lại thành các hành tinh riêng lẻ. Khi các hành tinh hình thành trong đó, chúng để lại những khoảng trống trong đĩa đó. Hoặc vì vậy chúng tôi nghĩ.
Một trong những ngôi sao trẻ được quan sát nhiều nhất có tên là HL Tauri. Nó thuộc nhóm chòm sao Kim Ngưu và cách đó khoảng 450 năm ánh sáng. Atacama Large Millim Array (ALMA) đã chụp được một hình ảnh nổi tiếng của HL Tauri vào năm 2014. Hình ảnh đó là hình ảnh sắc nét nhất từng được ALMA chụp.
Kể từ đó, các nhà thiên văn học đã quan sát các ngôi sao trẻ khác, và cũng tìm thấy những khoảng trống trong đĩa của họ. Lưu ý rằng ALMA, như tên của nó cho chúng ta biết, không phải là kính viễn vọng ánh sáng nhìn thấy được. Có rất nhiều khí và bụi trong các đĩa hoàn cảnh mà ánh sáng nhìn thấy là vô ích để nghiên cứu chúng. ALMA quan sát các bước sóng ánh sáng giữa sóng hồng ngoại và sóng vô tuyến, do đó nó có thể nhìn vào đĩa xoáy khí và bụi.
Một nghiên cứu mới đã xem xét 18 ngôi sao trẻ và đĩa của họ, và tìm thấy bằng chứng cho thấy 8 ngôi sao đó có cái mà họ gọi là tốc độ kinks, có thể báo hiệu sự hiện diện của các hành tinh trẻ, vẫn đang hình thành. Nghiên cứu này có tiêu đề là Chín chín lệch địa phương từ xoay Keplerian trong đĩa DSHpeg Circumstellar: Bằng chứng động học cho Protoplanets Khắc phục các khoảng trống. Tác giả chính của nghiên cứu là Barshe Pinte của Đại học Monash, Úc và Đại học Grenoble Alpes, Pháp). Bài viết được xuất bản trong Tạp chí Vật lý thiên văn.
Mặc dù các nhà thiên văn học có thể nhìn thấy những khoảng trống trong các đĩa hoàn cảnh, họ có thể nhìn thấy các hành tinh. Sau nhiều năm cố gắng với một số kính viễn vọng tốt nhất thế giới, các nhà thiên văn học chỉ trực tiếp chụp một ngoại hành tinh duy nhất trong một khoảng trống xung quanh một ngôi sao. Vì vậy, mặc dù có vẻ hiển nhiên rằng các hành tinh bé phải chịu trách nhiệm, và ở đó, thực sự không có cách nào khác chúng có thể hình thành, nhưng nó vẫn là một lý thuyết chưa được chứng minh. Nghiên cứu mới này giúp đưa ra trường hợp rằng ít nhất một số khoảng trống quan sát được trong các đĩa hoàn cảnh là do các hành tinh gây ra.
Nghiên cứu này đã sử dụng dữ liệu từ Dự án Cấu trúc đĩa tại Dự án Độ phân giải góc cao (DSHARP). DSHARP sử dụng ALMA để nghiên cứu các đĩa hoàn cảnh sáng gần đó (còn được gọi là đĩa tiền đạo). Theo trang web, DSHARP được thiết kế để đánh giá mức độ phổ biến, hình thức, vị trí, kích thước và biên độ của các cấu trúc quy mô nhỏ trong phân phối vật liệu đĩa và cách chúng có thể liên quan đến quá trình hình thành hành tinh.
Có những giải thích ứng cử viên khác cho các khoảng trống trong các đĩa. Một là dòng tuyết, hoặc dòng sương. Trong một mảnh vụn tình huống, một đường băng là khoảng cách từ ngôi sao nơi nó có thể đủ lạnh để các chất bay hơi đóng băng. Điều này bao gồm không chỉ nước đá, mà còn cả amoniac, metan, carbon dioxide và những thứ khác. Vượt ra ngoài đường băng giá, các chất này đóng băng thành các hạt băng rắn.
Một cách giải thích khác cho những khoảng trống này là thiêu kết hạt bụi. Rằng khi bụi tác động thành một cấu trúc vững chắc thông qua nhiệt và áp suất, nhưng không tan chảy. Một nhóm các nhà khoa học đã khám phá ý tưởng đó trong bài báo này.
Các ứng cử viên khác bao gồm các hiệu ứng từ thủy động lực, dòng chảy khu vực và bẫy bụi tự gây ra. Sau hình ảnh ALMA 2014 của HL Tauri và các vòng của nó, các nhà nghiên cứu đã công bố một số bài báo trình bày bằng chứng ủng hộ tất cả những lời giải thích có thể.
Nhưng không ai trong số họ hấp dẫn như lời giải thích về hành tinh bé. Và vì bây giờ chúng ta biết rằng hầu hết, nếu không phải tất cả, các ngôi sao lưu trữ các ngoại hành tinh, điều đó có ý nghĩa.
ALMA doesn chỉ chụp ảnh những ngôi sao trẻ này và các mảnh vụn của chúng. Nó sử dụng sức mạnh của nó để nghiên cứu phân phối khí trong các đĩa. Hình ảnh dưới đây là từ nghiên cứu mới. Nó so sánh phân phối khí trong năm đĩa với các phép đo vận tốc của cùng một đĩa.
Trọng tâm của nghiên cứu mới này là những gì mà người Do Thái gọi là tốc độ kinks.
Các mảnh vụn tình huống xung quanh HL Tauri và các ngôi sao trẻ khác phần lớn được làm bằng khí và nó quay. Khi nó quay, chuyển động của nó bị chi phối bởi vận tốc Keplerian. Vận tốc của Keplerian mô tả cách một đĩa vật liệu sẽ di chuyển khi nó bị chi phối bởi một cơ thể to lớn ở trung tâm của nó. Nhưng như hình ảnh trên cho thấy, có những kink trong khí. Theo các tác giả của bài báo mới, những kink này là bằng chứng của các hành tinh trẻ.
Từ bài báo: Các hành tinh nhúng nhúng làm nhiễu dòng khí Keplerian trong vùng lân cận của chúng, phóng ra các sóng xoắn ốc tại Lindblad cộng hưởng cả bên trong và bên ngoài quỹ đạo của chúng.
Đối với ít nhất một trong số 20 ngôi sao trẻ, dòng chảy bị gián đoạn là bằng chứng của những người khổng lồ khí lớn: Ví dụ, các phép đo chính xác của các đường cong xoay được tiết lộ -mass hành tinh trong đĩa HD 163296.
Nghiên cứu đưa ra rất nhiều bằng chứng mạnh mẽ ủng hộ các protoplanet. Nhưng các tác giả thừa nhận rằng có thể có những nguyên nhân khác. Một trong số đó là trong chính dữ liệu.
Các tác giả cho biết, một số hiệu ứng quan sát và cơ chế vật lý có thể tạo ra các tính năng trong các bản đồ kênh trông giống như các kink vận tốc, theo các tác giả. Một điều rõ ràng nhất là quá trình tái cấu trúc ở tỷ lệ nhiễu tín hiệu thấp, thường dẫn đến phát xạ chắp vá có thể bị nhầm lẫn với các nút thắt. Chúng tôi không thể loại trừ rằng các tạo phẩm như vậy có trong dữ liệu DSHARP
Nhưng họ đã thực hiện các bước để loại bỏ những lỗi đó và cuối bài báo của họ, họ đưa ra một số tuyên bố tóm tắt:
- Chúng tôi đã tìm thấy chín nhiễu loạn vận tốc cục bộ (cụ thể theo kênh) cho thấy chuyển động không phải của Kepler trong các quan sát DSHkv của 8 đĩa tiền đạo, trong số 18 nguồn được chọn.
- Sự hiện diện của các hành tinh nhúng sẽ giải thích một cách tự nhiên cả hai vòng liên tục và độ lệch vận tốc khí từ vòng quay Keplerian.
- Nếu các hành tinh thực sự chịu trách nhiệm cho các kink vận tốc dự kiến này, thì chúng nên có khối lượng theo thứ tự của một khối sao Mộc.
- Trong một số trường hợp, các tác giả không thể đưa ra kết luận chắc chắn. Không giới hạn trong các đĩa khác trong các đĩa khác hoặc trong các khoảng trống khác trong các đĩa mà chúng tôi đã phát hiện ra một kink không nhất thiết ngụ ý sự vắng mặt của các hành tinh có khối lượng Sao Mộc.
Vì vậy, chúng tôi đã có nó. Bài viết kỹ lưỡng và thú vị này thúc đẩy ý tưởng rằng các lỗ hổng trong các mảnh vụn tình huống thực sự là do các hành tinh bé gây ra.
Khi sức mạnh quan sát của chúng ta tăng lên, và khi các kính viễn vọng như James Webb và những người khác đi vào hoạt động, bằng chứng có thể sẽ ngày càng có nhiều kết luận.
Nhưng trong khoa học, bạn không biết cho đến khi bạn biết.
Hơn:
- Thông cáo báo chí: Hình ảnh nổi bật: Bằng chứng cho các hành tinh trong đĩa?
- Tài liệu nghiên cứu: Chín sai lệch cục bộ từ xoay Keplerian trong đĩa DSHpeg Circumstellar: Bằng chứng động học cho Protoplanet khắc phục các khoảng trống
- Tạp chí Vũ trụ: Nhìn vào sự đa dạng hấp dẫn của các đĩa hình thành hành tinh xung quanh các ngôi sao khác