"Ooompah, loompah, karat yang tidak menyenangkan ... ALMA mendapati komet bersembunyi di dalam debu." Menurut banyak kajian sejak beberapa tahun kebelakangan ini, para astronom sedar bahawa planet-planet nampaknya berada di mana-mana di sekitar bintang. Sekarang, berkat satu teleskop manis, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), sains telah mengambil langkah besar dalam memahami bagaimana butiran debu yang kecil dalam cakera protoplanet suatu hari dapat berkembang menjadi format yang lebih besar.
Kurang dari 400 tahun cahaya dari Bumi adalah sistem suria yang masih muda yang dikategorikan sebagai Oph IRS 48. Dalam gambar yang diambil dari perimeter luarnya, para astronom telah mengambil petunjuk penting dalam massa debu yang berpusing - wilayah berbentuk bulan sabit yang dijuluki " perangkap habuk ”. Para penyelidik merasakan kawasan ini mungkin kepompong pelindung yang memungkinkan pembentukan batuan terbentuk. Mengapa wilayah seperti itu penting? Ini adalah faktor penghancur. Apabila ahli astronomi cuba memodelkan debu ke formasi berbatu, mereka mendapati zarah itu merosakkan diri ... sama ada dengan menabrak satu sama lain, atau ditarik ke bintang pusat. Agar mereka dapat melampaui ukuran tertentu, mereka mesti mempunyai kawasan perlindungan untuk memungkinkan mereka tumbuh.
"Terdapat rintangan besar dalam rantai peristiwa yang panjang yang membawa dari butiran debu kecil ke objek berukuran planet," kata Til Birnstiel, seorang penyelidik di Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Mass., Dan penulis bersama di makalah yang diterbitkan dalam jurnal Science. "Dalam model komputer pembentukan planet, butiran debu harus tumbuh dari ukuran submikron menjadi objek hingga sepuluh kali massa Bumi hanya dalam beberapa juta tahun. Tetapi setelah zarah tumbuh cukup besar, mereka mula mengambil kelajuan dan sama ada bertabrakan, menghantarnya kembali ke titik persegi, atau perlahan-lahan melayang ke dalam, menggagalkan pertumbuhan selanjutnya. "
Jadi di mana planet, komet atau asteroid yang baru lahir dapat bersembunyi? Nienke van der Marel, seorang pelajar PhD di Observatorium Leiden di Belanda, dan pengarang utama artikel itu, menggunakan ALMA bersama dengan rakan-rakannya, untuk melihat Oph IRS 48 dengan teliti dan menemui sekatan gas dengan pusat lubang. Ketiadaan zarah debu ini sangat berbeza dengan hasil sebelumnya yang diambil di Teleskop Sangat Besar ESO.
"Pada mulanya bentuk debu dalam gambar itu mengejutkan kami," kata van der Marel. "Daripada cincin yang kami harapkan, kami mendapati bentuk kacang mete yang sangat jelas! Kami harus meyakinkan diri kami bahawa ciri ini benar-benar nyata, tetapi isyarat dan ketajaman pemerhatian ALMA yang kuat meninggalkan keraguan mengenai strukturnya. Kemudian kami menyedari apa yang telah kami temui. "
Satu kejutan? Anda bertaruh. Apa yang ditemui oleh pasukan adalah wilayah di mana biji-bijian debu besar tetap tertawan dan dapat terus bertambah banyak ketika semakin banyak biji-bijian bertabrakan dan menyatu bersama. Inilah "perangkap debu" yang diramalkan oleh ahli teori.
Memuatkan pemain…
Jadi apa yang membuatnya? Untuk mengekalkan butiran debu bersama dan membentuk memerlukan pusaran - kawasan dengan tekanan tinggi untuk melindunginya. Untuk membentuk pusaran ini, perlu ada objek besar, baik bintang pendamping atau gergasi gas. Seperti kapal yang mengalir melalui perairan yang dipenuhi alga, objek sekunder dalam cakera planet akan membersihkan jalan setelahnya, menghasilkan kegelisahan dan pusaran yang diperlukan untuk membentuk perangkap debu. Walaupun kajian Oph IRS 48 sebelumnya menemui cincin gas karbon monoksida yang kaku yang digabungkan dengan habuk, tidak ada "perangkap" yang diamati. Namun, itu tidak bermakna pemerhatian itu negatif. Ahli astronomi juga menemui jurang antara bahagian dalam dan luar sistem suria - petunjuk untuk kehadiran badan besar yang diperlukan.
Keadaannya sesuai untuk kemungkinan perangkap debu. Masukkan ALMA. Kini para penyelidik dapat melihat butiran gas dan habuk yang lebih besar pada masa yang sama. Pemerhatian baru ini membawa kepada penemuan yang belum pernah didedahkan oleh teleskop lain ... tonjolan miring di bahagian luar cakera.
Seperti yang dijelaskan oleh van der Marel: "Kemungkinan kita sedang melihat sejenis kilang komet kerana keadaannya sesuai untuk zarah tumbuh dari milimeter hingga ukuran komet. Debu tidak mungkin membentuk planet bersaiz penuh pada jarak ini dari bintang. Tetapi dalam masa terdekat ALMA akan dapat melihat perangkap debu lebih dekat dengan bintang induknya, di mana mekanisme yang sama sedang berfungsi. Perangkap debu seperti itu akan menjadi buaian bagi planet yang baru lahir. "
Oleh kerana zarah-zarah yang lebih besar berpindah ke kawasan dengan tekanan yang lebih tinggi, perangkap debu terbentuk. Untuk mengesahkan penemuan mereka, para penyelidik menggunakan pemodelan komputer untuk menunjukkan bahawa kawasan tekanan tinggi boleh timbul akibat pergerakan gas di tepi bukaan. Ia sesuai dengan pemerhatian cakera Oph IRS 48.
"Kombinasi kerja pemodelan dan pemerhatian berkualiti tinggi dari ALMA menjadikan ini satu projek yang unik", kata Cornelis Dullemond dari Institut Astrofizik Teoretikal di Heidelberg, Jerman, yang merupakan pakar evolusi debu dan pemodelan cakera, dan ahli pasukan . "Pada masa pemerhatian ini diperoleh, kami sedang mengerjakan model yang meramalkan struktur seperti ini: kebetulan yang sangat bertuah."
"Struktur ini yang kita lihat dengan ALMA dapat dikecilkan untuk mewakili apa yang mungkin terjadi di sistem suria dalaman di mana lebih banyak planet berbatu seperti Bumi akan terbentuk," kata Birnstiel. "Bagaimanapun, dalam pengamatan ini, kita mungkin melihat sesuatu yang serupa dengan pembentukan Kuiper Belt Sun atau Oort Cloud kita, wilayah sistem suria kita di mana komet dipercayai berasal."
Seperti kilang impian zaman kanak-kanak kita, ALMA masih dalam pembinaan. Pemerhatian unik ini diambil bersama penerima ALMA Band 9 - instrumen buatan Eropah yang membolehkan ALMA menyampaikan gambar paling tajam dan terperinci setakat ini.
"Pemerhatian ini menunjukkan bahawa ALMA mampu menyampaikan sains transformasi, bahkan dengan kurang dari separuh rangkaian lengkap yang digunakan," kata Ewine van Dishoeck dari Observatorium Leiden, yang telah menjadi penyumbang utama projek ALMA selama lebih dari 20 tahun . "Lompatan yang luar biasa dalam kepekaan dan ketajaman gambar di Band 9 memberi kita peluang untuk mempelajari aspek asas pembentukan planet dengan cara yang tidak mungkin sebelumnya."
Sumber Kisah Asal: Siaran Berita ESO. Untuk bacaan selanjutnya: Siaran Berita NRAO.
