Een nieuwe studie belicht de mechanismen en fenomenen die leiden tot de vorming en evolutie van de planeten in het universum. De planeten zijn jonge en hongerige seculiere lichamen die snel verslinden wat er over is van de gas- en stofwolken rond de sterren waarin ze worden gevormd. Het gas op deze prototype-schijven verdwijnt snel binnen slechts miljoenen jaren. Astronomen hebben nu een beter beeld van dit proces van planetaire evolutie dan ooit.
De enquête werd uitgevoerd door een internationale groep astronomen die de Atacama grote millimeter/submillimeter array (ALMA) gebruiken, als onderdeel van een programma genaamd Alma Survey of Gas Evolution of Protoplanetary Disks (Age-Pro). Het Age-Pro-team bestudeerde 30 prototypes rond zonachtige sterren en ontdekte dat gas- en stofingrediënten op deze records met verschillende snelheden evolueren. De hoeveelheid gas die overblijft naarmate deze schijven worden verwijderd, bepaalt het type planeten dat deze systemen produceert, hebben de onderzoekers gevonden.
De nieuwe resultaten kunnen wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe planetaire systemen worden gevormd en geëvolueerd, inclusief ons eigen zonnestelsel. De resultaten van Age-Pro hebben inderdaad geleid tot een indrukwekkend aantal van 12 onderzoekswerken van verschillende onderzoeksteams, waaruit blijkt hoe innovatief de ontdekking is.
“Het verhaal van de protoplastische schijven begint wanneer clusters van over-fiets, koudgas onder hun eigen ernst in interstellaire moleculaire wolken instorten, waardoor sterren worden gegenereerd. Deze babysterren of ‘demonstranten’ blijven materie verzamelen van hun prenatale gasbehuizing.”
Wat achterblijft is tenslotte een hoofdreeksster omringd door een afgeplatte, gebekelde wolk van gas en stof, een hoofdrolspeler. Binnen deze schijf botsen en staken materiaalaggregaten en verzamelen ze massa totdat ze planeten vormen. Deze planeten blijven materiaal van de prototypeschijf verzamelen en van dit proces worden de planeten ontwikkeld.
Geschat wordt dat de prototypes al enkele miljoenen jaren pasgeboren sterren hebben omringd, en dit bepaalt de tijd van gigantische planeten die beschikbaar zijn om te vormen. De oorspronkelijke grootte en massa van de prototypeschijf en de snelheid waarmee het rotatie roteert, bepalen het type planeten dat in staat is om te bevallen. De levensduur van het dienblad bepaalt vervolgens hoeveel tijd de clusters moeten worden geconcentreerd en groeien tot lichamen in de grootte van asteroïden of planeten.
Voorafgaand aan deze nieuwe studie hadden de onderzoekers geanalyseerd hoe het stofgehalte van de primaire schijven is geëvolueerd, maar de manier waarop het gasgehalte in de tijd verandert, was niet zo goed begrepen. “Age-Pro biedt de eerste metingen van de massa en grootte van gasschijven gedurende de hele levensduur van de planeten,” zei een verklaring van de Universiteit van Wisconsin-Madison, hoofd van het onderzoeksteam, in een verklaring. Het onderzoek geeft de tijdframes aan waarin de gigantische gasplaneten zoals Zeus en Saturnus worden geboren, vergeleken met die voor kleinere grondwerelden zoals aarde en Mars.
“Een andere verrassing van de nieuwe studie was het feit dat, naarmate de protagonistische schijven oud worden, gas en stof erin met verschillende snelheden worden geconsumeerd. In het bijzonder ondergaat de gas-stofverhouding een ‘oscillatie’ naarmate deze furieuze afgeplatte wolken ouder worden.”
“De meest verbazingwekkende bevinding is dat, hoewel de meeste schijven na een paar miljoen jaar oplossen, degenen die overleven meer gas hebben dan verwacht. Dit verandert radicaal onze waardering voor de atmosferische accumulatie van planeten die in een later tijdstip worden gevormd,” zegt Jang.
Door de waarnemingen van leeftijd-Pro te vergelijken met de evolutie van gas op prototenische schijven van verschillende leeftijden met andere studies voor gasontwikkeling, kan het team een breder en meer gedetailleerd beeld beginnen te schetsen van hoe planetaire systemen evolueren.
