Vznik planét na prvý pohľad išiel proti fyzikálnym zákonom: Nová štúdia rieši dlhoročnú záhadu
V akrečných diskoch v rozmedzí miliónov rokov vznikajú nové kozmické objekty, no dlho sa nevedelo dokázať, ako je to možné.
Výskumníkom z Princeton Plasma Physics Laboratory alebo skrátene PPPL, sa podarilo potvrdiť teóriu vzniku planét, hviezd a supermasívnych čiernych dier, ktorá síce existovala už pomerne dlhú dobu, no až donedávna sa ju nikomu nepodarilo s istotou dokázať.
Problém s teóriou sa ukrýval v hmote, ktorá obieha centrálny objekt, no nespadne do nej. Ide o takzvaný moment hybnosti, silu ktorá udržiava prstence Saturnu na svojom mieste. Častice prstenca nespadnú na planétu preto, lebo vonkajšia odstredivá sila sa vyrovnáva s vnútorným gravitačným ťahom telesa.
Ak sa však pozrieme na hmotu v akrečnom disku objektu, či už ide o formujúcu sa hviezdu alebo čiernu dieru, v týchto prstencoch hmota kolabuje a vznikajú nové kozmické objekty. Predpokladalo sa, že tento jav ide proti zákonu o zachovaní hybnosti. Planéty totiž vznikajú v akrečnom disku hviezd, ktoré ukončili svoju formáciu. Na to, aby mohli vzniknúť, sa musia častice prachu a plynu začať zhlukovať do čoraz väčších a väčších častí.
Riešením mala byť teória, ktorá opisuje fenomén štandardnej magnetorotačnej nestability. Po prvýkrát ju sformulovali teoretici Steven Balbus a John Hawley v roku 1991. Tí sa domnievali, že v tekutine, či už ide o plazmu alebo tekutý kov, existujú magnetické polia, ktoré sa správajú ako struny a prepájajú odlišné časti tekutiny. To vytvára takzvané Alfvénove vlny, ktoré prenášajú hybnosť medzi odlišnými časťami disku.
Ako vznikajú planéty?
Vzniká nestabilita, ktorá prenáša plazmu do stabilnejšej varianty. Zároveň prenáša hybnosť do vonkajších častí disku, vďaka čomu sa vnútorná časť disku v rozmedzí miliónov rokov zrúti a umožní vzniknutie planét a hviezd. Tento proces bol dokázaný matematicky, no až do nedávnej štúdie sa ho vedcom nepodarilo dokázať či už experimentom alebo pozorovaním.
Neprehliadnite
„Až donedávna sa táto teória považovala za čisto teoretickú. V rámci našej štúdie sa nám podarilo úspešne dokázať stopu štandardnej magnetorotačnej nestability. Konečne môžeme tento fenomén študovať v laboratóriu a výsledky našej štúdie považujeme za prevratnú novinku pre celú vedeckú komunitu,“ vyjadril sa Yin Wang, vedúci dvoch štúdií, ktoré dokopy prinášajú riešenie tejto pretrvávajúcej záhady.
V rámci experimentu použili vedci magnetickú rezonanciu, ktorá vytvorila prúd hmoty pripomínajúci akrečný disk. Pomocou tohto prístroja roztočil galinstan, zliatinu gália, india a cínu. Autori štúdie plánujú aj ďalšie experimentálne a matematické štúdie, ktoré budú ďalej študovať vytvorený fenomén. Jedna práca sa zameria na prenos hybnosti do vonkajšej strany disku rotujúceho tekutého kovu. Spolu s tým popíšu dimenzie magnetického poľa a korelácie medzi týmito dvoma fenoménmi.
„Naša práca je dôkazom toho, ako môžeme astrofyziku pochopiť aj na základe experimentov, ktoré vykonáme v laboratóriu. Pomocou nich dokážeme lepšie pochopiť kozmické javy, s ktorými si vesmírne teleskopy, či iné vedecké misie nedokážu poradiť,“ tvrdí Wang.
Autori štúdie veria, že v ďalších experimentoch nahliadnu hlbšie do orbitálnych mechaník akrečných diskov či ďalších kozmických objavov.
Komentáre