Planeetide teke raadioteleskoobis: HL Tauri

Toronto Ülikooli teadlaste analüüs tõestab, et 2014.a. oktoobris raadioteleskoobiga ALMA (Atacama Large Millimeter Array) salvestatud ja siis palju kõneainet pakkunud pilt väga noorest tähest nimega HL Tauri (lühendatult HL Tau) võib tõepoolest näidata planeetide tekkimise protsessi selle tähe ümber.

Üldiselt arvatakse, et planeedid moodustuvad pärast tähe teket seda ümbritsevast gaasipilvest. Eestikeelne wikipedia ütleb: “[Gravitatsioonilise] kokkutõmbumise käigus muutub gaasipilv väiksemaks ning hakkab pöörlema, mis omakorda muudab pilve lapikuks. Tekkiva paksu prototähe gaasiketta tasandisse kogunevad suuremad aineosakesed, mis aja jooksul omavahel kleepudes üha kasvavad. Sellised klombid koonduvad veel suuremateks moodustisteks, mida nimetatakse planetesimaalideks. Arvatakse, et planetesimaalide kokkupõrgete ning kokkusulamiste käigus tekivad protoplaneedid, mille sisemusse koonduvad raskemad elemendid ning väliskihid koosnevad põhiliselt erinevatest gaasidest. Kui tekkiv täht lõpuks süttib, puhutakse tähe ümbrus väga tugeva tähetuule poolt suhteliselt kiiresti gaasist ja väga peenikesest tolmust puhtaks. Ajapikku kaotavad tähele lähimad või väiksema massiga protoplaneedid oma atmosfäärist suure osa kergetest gaasidest (nagu vesinik ja heelium), põhjuseks noore tähe soojendav mõju ning planeetide väike mass, mille tõttu nad ei suuda kiiresti liikuvaid gaasimolekule kinni hoida.”

Kõnealust pilti võiks selles kontekstis interpreteerida nii, et kontsentrilised lõhed muidu ühtlases gaasipilves on seal liikuvate planeetide jäljed. Skeptikud on avaldanud arvamust, et nii lähestikku asuvad planeetide orbiidid ei saa olla stabiilsed, gravitatsioon peaks kogu süsteemi kiiresti laiali paiskama. Eriti, kuna mõned lõhed on üksteisele väga läheda.

Nüüd on Daniel Tamayo juhitud töörühm asja lähemalt uurinud ja leidnud, et sellised planeetide trajektoorid võivad küll stabiilsed olla.

Planeedisüsteemide stabiilsus ei ole midagi lihtsat või iseenesestmõistetavat. Juba kolme massiivse, üksteist gravitatsioonijõuga mõjutava keha liikumine on midagi, mis valmistab füüsikutele ja matemaatikutele jätkuvalt nuputamist, kusjuures analüütilist lahendit, st süsteemi aegade algusest kuni selle lõpuni kirjeldavat valemit üldjuhul ei olegi võimalik kirja panna. Mis siis veel neljast või rohkemast kehast rääkida. Ja sellised süsteemid pigem ei ole stabiilsed.

Jah, meie Päikesesüsteemi tuleb ka sellest vaatevinklist kiita.

Siiski, kõikvõimalike mittestabiilsete orbiitide süsteemide kõrval on olemas ka selliseid, mis on enam-vähem stabiilsed ja suurem tõenäosus on stabiilseid süsteeme leida on nn resonantsete konfiguratsioonide hulgast. Sellistes konfiguratsioonides on planeetide tiirlemine kooskõlaline selles mõttes, et tiirlemise perioodid suhtuvad üksteisesse kui täisarvud (orbitaalresonants).

Kanada teadlased leidsid, et kui HL Tauri ümber tiirlevate planeetide orbiidid paiknevad seda ümbritseva tolmupilve lõhedes, siis saavad need planeedid olla resonantses olekus, st stabiilsete orbiitidega.

Allpool on Tamayo töörühma tehtud kaks väga õpetlikku videot. Ülemisel videol on orbiitide areng mitteresonantse (st ebastabiilse) planeetide jaotuse korral, alumisel videol on planeetide jaotus resonantne.

Allikad:

http://phys.org/news/2015-05-astrophysicists-proof-famous-image-planets.html

http://www.news.utoronto.ca/u-t-astrophysicists-offer-proof-famous-image-shows-planets-forming

http://et.wikipedia.org/wiki/Planeet

http://en.wikipedia.org/wiki/Stability_of_the_Solar_System

http://en.wikipedia.org/wiki/N-body_problem