Teori bagaimana bentuk planet telah menjadi misteri abadi bagi para saintis. Walaupun ahli astronomi mempunyai pemahaman yang cukup baik dari mana asal sistem planet - iaitu cakera debu dan gas protoplanet di sekitar bintang baru (aka. "Nebular Theory") - pemahaman lengkap tentang bagaimana cakera ini akhirnya menjadi objek yang cukup besar untuk runtuh di bawahnya sendiri graviti tetap sukar difahami.
Tetapi berkat kajian baru oleh pasukan penyelidik dari Perancis, Australia dan UK, nampaknya teka-teki yang hilang akhirnya dapat dijumpai. Dengan menggunakan satu siri simulasi, para penyelidik ini telah menunjukkan bagaimana "perangkap debu" - iaitu kawasan di mana serpihan berukuran kerikil dapat mengumpulkan dan menempel - cukup umum untuk memungkinkan pembentukan planet.
Kajian mereka, berjudul "Perangkap Debu Diri Sendiri: Mengatasi Halangan Pembentukan Planet", muncul baru-baru ini di Makluman Bulanan Persatuan Astronomi Diraja.Diketuai oleh Dr. Jean-Francois Gonzalez - dari Pusat Penyelidikan Astrofizik Lyon (CRAL) di Perancis - pasukan meneliti tahap pertengahan pembentukan planet yang menyusahkan yang telah menimpa para saintis.
Sehingga baru-baru ini, proses di mana cakera debu dan gas protoplanet bergabung untuk membentuk objek bersaiz boneka, dan proses di mana planetesimals (objek yang berdiameter seratus meter atau lebih) membentuk inti planet, telah dipahami dengan baik. Tetapi proses yang menghubungkan kedua-dua ini - di mana kerikil bersatu untuk membentuk planetesimals - masih belum diketahui.
Sebagian masalah adalah kenyataan bahawa Sistem Suria, yang menjadi satu-satunya kerangka rujukan kita selama berabad-abad, terbentuk berbilion tahun yang lalu. Tetapi berkat penemuan baru-baru ini (3453 eksoplanet yang disahkan dan dihitung), ahli astronomi mempunyai banyak peluang untuk mempelajari sistem lain yang berada dalam pelbagai peringkat pembentukan. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Gonzalez dalam siaran akhbar Royal Astronomical Society:
"Sampai sekarang kami berjuang untuk menjelaskan bagaimana kerikil dapat bersatu membentuk planet, namun kami sekarang telah menemui sejumlah besar planet di orbit di sekitar bintang lain. Itu membuat kita berfikir tentang bagaimana menyelesaikan misteri ini. "
Pada masa lalu, para astronom percaya bahawa "perangkap debu" - yang tidak dapat dipisahkan dengan pembentukan planet - hanya dapat ada dalam lingkungan tertentu. Di kawasan bertekanan tinggi ini, butiran debu yang besar diperlahankan sehingga mereka dapat bersatu. Kawasan-kawasan ini sangat penting kerana mereka mengatasi dua rintangan utama untuk pembentukan planet, iaitu seretan dan perlanggaran berkelajuan tinggi.
Seret disebabkan oleh kesan gas pada butiran debu, yang menyebabkannya menjadi perlahan dan akhirnya melayang ke bintang pusat (di mana ia dimakan). Adapun perlanggaran berkelajuan tinggi, inilah yang menyebabkan kerikil besar saling pecah dan pecah, sehingga membalikkan proses agregasi. Oleh itu, perangkap habuk diperlukan untuk memastikan bahawa butiran debu diperlahankan cukup sehingga mereka tidak akan memusnahkan satu sama lain semasa mereka bertembung.
Untuk melihat seberapa umum perangkap debu ini, Dr. Gonzalez dan rakan-rakannya melakukan satu siri simulasi komputer yang mengambil kira bagaimana debu dalam cakera protoplanet dapat menyeret komponen gas - suatu proses yang dikenali sebagai "tindak balas seret aerodinamik ". Walaupun gas biasanya mempunyai pengaruh penahan pada zarah-zarah debu, terutama pada cincin berdebu, sebaliknya boleh berlaku.
Kesan ini sebahagian besarnya telah diabaikan oleh para ahli astronomi hingga akhir-akhir ini, kerana umumnya tidak dapat diabaikan. Tetapi seperti yang dinyatakan oleh pasukan, ini adalah faktor penting dalam cakera protoplanet, yang terkenal dengan persekitaran yang sangat berdebu. Dalam senario ini, kesan tindak balas belakang adalah untuk memperlambat butiran debu yang bergerak ke dalam dan mendorong gas ke luar di mana ia membentuk kawasan bertekanan tinggi - iaitu "perangkap debu".
Setelah mereka menjelaskan kesan ini, simulasi mereka menunjukkan bagaimana planet terbentuk dalam tiga peringkat asas. Pada peringkat pertama, butiran debu tumbuh dengan ukuran dan bergerak ke arah bintang pusat. Pada yang kedua, biji-bijian yang lebih besar sekarang berukuran kerikil terkumpul dan perlahan. Pada tahap ketiga dan terakhir, gas didorong keluar oleh reaksi belakang, mewujudkan kawasan perangkap debu di mana ia terkumpul.
Perangkap ini kemudian memungkinkan batu kerikil untuk bergabung membentuk planetesimals, dan akhirnya dunia bersaiz planet. Dengan model ini, para astronom kini mempunyai idea kukuh tentang bagaimana pembentukan planet bermula dari cakera berdebu ke planet-planet yang bersatu. Sebagai tambahan untuk menyelesaikan pertanyaan penting tentang bagaimana Sistem Surya muncul, penyelidikan semacam ini dapat membuktikan penting dalam kajian eksoplanet.
Observatorium berasaskan darat dan ruang angkasa telah memperhatikan adanya cincin gelap dan terang yang terbentuk dalam cakera protoplanet di sekitar bintang yang jauh - yang dipercayai perangkap debu. Sistem ini dapat memberi peluang kepada para astronom untuk menguji model baru ini, kerana mereka melihat planet perlahan-lahan berkumpul. Gonzalez menunjukkan:
"Kami sangat senang mengetahui bahawa, dengan bahan-bahan yang tepat di tempat, perangkap debu dapat terbentuk secara spontan, di berbagai lingkungan. Ini adalah penyelesaian sederhana dan mantap untuk masalah lama dalam pembentukan planet. "
