ستارگانی که در حال عبور هستند، دیسک‌های ستاره‌ها را منحرف و سیارات را مختل می‌کنند!!

عبور ستارگان یا ابرهای گازی – یا عوامل دیگر – می‌تواند باعث ایجاد پیچ ​​و تاب در قرص‌های ستاره شود که منجر به اختلال در شکل‌گیری سیاره می‌شود.

این انیمیشن یک دیسک پیش سیاره‌ای – یک دیسک سیاره‌ساز – را نشان می‌دهد که تحت تأثیر گرانشی بیرونی تاب خورده است. این ساختار مارپیچی دیسک را مختل می‌کند که به عقیده اخترشناسان برای تشکیل سیارات لازم است. تصویر از دانشگاه وارویک.

ستارگان در حال عبور، دیسک‌های ستاره را منحرف می‌کنند

در فضا، مانند زمین، طبیعت عاشق مارپیچ است. به عنوان مثال، کهکشان خانگی ما، کهکشان راه شیری، یک کهکشان مارپیچی است که از بیلیونها ستاره ساخته شده است.

در سال‌های اخیر، نظریه‌های نجومی پیشنهاد کرده‌اند که ستارگان منفرد تازه شکل‌گرفته نیز از یک فاز مارپیچی عبور می‌کنند. درست زمانی اتفاق می‌افتد که ستارگان از چرخ‌های بزرگ، چرخان و اولیه از غبار و گاز شروع به تشکیل سیارات خود می‌کنند. به گفته نظریه‌پردازان، فاز مارپیچی قرص سیاره‌ساز ستاره جوان، مرحله کوتاه اما ضروری برای تشکیل سیاره است. بنابراین دانشمندان در حال مطالعه فاز مارپیچی در تشکیل ستاره و سیاره هستند و تیمی از دانشمندان در دانشگاه وارویک در این ماه گفتند که آنها آموخته‌اند که تاب‌های موجود در دیسک‌های منظومه‌های خورشیدی جوان می‌توانند شکل مارپیچی دیسک را از بین ببرند. در نتیجه می‌تواند شکل‌گیری سیاره را مختل کند. آنها گفتند مطالعه جدید آنها تاثیر ستارگان در حال عبور، ستارگان دوتایی ناهمتراز و ابرهای گازی عبوری بر شکل‌گیری سیارات در منظومه‌های ستاره‌ای اولیه را نشان می‌دهد:

تصویری که یک دیسک پیش سیاره‌ای در حال چرخش – یا سیاره‌ساز – را با پیچ و تاب در مراحل اولیه خود نشان می‌دهد. چنین پیچ و تاب‌هایی در قرص‌های ستاره‌ای ممکن است در اثر عبور ستارگان یا ابرهای گازی یا در سیستمی ایجاد شود که ستارگان دوتایی با قرص ستاره‌ای هم راستا نیستند. به نظر می‌رسد که  ساختار مارپیچی دیسک را از بین می‌برد و شکل‌گیری سیاره را مختل می‌کند. تصویر از دانشگاه وارویک.

دیسک‌ها محل شکل‌گیری سیارات هستند

بیانیه اخترشناسان وارویک توضیح داد:

منظومه‌های خورشیدی از دیسک‌های پیش‌سیاره ای، ابرهای چرخان عظیمی از گاز و غبار تشکیل شده‌اند که در نهایت به مجموعه سیاراتی ادغام می‌شوند که در کیهان می‌بینیم. هنگامی که این دیسکها جوان هستند، ساختارهای مارپیچی را تشکیل می‌دهند که تمام گرد و غبار و مواد آن توسط اثر گرانشی عظیم چرخش دیسک به بازوهای متراکم کشیده می‌شود.

اما ستاره‌شناسان تعداد شگفت‌انگیزی از دیسکهای پیش‌سیاره‌ای پیدا کرده‌اند که علیرغم اینکه به اندازه کافی پرجرم هستند که ساختار مارپیچی داشته باشند، هیچ مدرکی دال بر وجود آن ندارند. بنابراین تیم دانشگاه وارویک در حال بررسی این موضوع بوده است که چه چیزی ممکن است مانع از تشکیل ساختار مارپیچی یک دیسک شود.

این تصویر یک دیسک پیش‌سیاره‌ای در حال چرخش را بدون پیچ و تاب نشان می‌دهد. به ساختار مارپیچی توجه کنید.

تصویری که یک دیسک پیش‌سیاره‌ای در حال چرخش یا سیاره‌سازی را نشان می‌دهد که دارای پیچ و تاب در مراحل بعدی است. توجه: بدون ساختار مارپیچی. این تقریباً همان چیزی است که بیشتر دیسک‌های پیش‌سیاره‌ای مشاهده شده به این شکل به نظر می‌رسند. بیشتر آنها کاملاً شبیه به یکدیگر هستند، بسیار شبیه به این تصویر (اما بدون پیچ) با شکافهای قابل تشخیص در آنها در جایی که سیارات در حال شکل‌گیری هستند. اکثرا فاقد ساختار مارپیچی هستند. بنابراین مرحله مارپیچی سیاره‌سازی در بهترین حالت باید کوتاه باشد. و این مطالعه جدید نشان می‌دهد که عواملی نیز وجود دارند که می‌توانند مارپیچ را در یک قرص تشکیل‌دهنده سیاره از بین ببرند و از مرحله مهم مارپیچی جلوگیری کنند و بنابراین شکل‌گیری سیاره را مختل کنند.

بدون ساختار مارپیچی = بدون توده

ساهل روثر دانشجوی دکترا از گروه فیزیک دانشگاه یک شبیه‌سازی هیدرودینامیکی سه بعدی ایجاد کرد. به عبارت دیگر، او از کامپیوترها برای تکثیر  یک منظومه شمسی تازه شکل گرفته استفاده کرد.

… سطوح مختلف انحنای دیسک برای تاب برداشتن آن، برای مطالعه تاثیر بر ساختار مارپیچی دیسک. در همه به جز کوچکترین تارها، ساختار مارپیچی ناپدید شد.

نویسنده همکار ربکا نیلون اظهار داشت:

تاب‌ها از طریق بی‌ثباتی گرانشی از شکل‌گیری سیاره جلوگیری می‌کنند، به این معنا که این ساختارهای مارپیچی، که به توده‌هایی تقسیم می‌شوند که در نهایت سیاره‌ها را تشکیل می‌دهند، جایی هستند که ساختار دیسک مختل می‌شود. هر چیزی که آن ساختار مارپیچی را مختل کند، باعث می‌شود که تجمع و تشکیل سیارات سخت‌تر شود.

دانشمندان گفتند این تار با ایجاد اغتشاشات کوچک (تغییرات در حرکت، به دلیل گرانش) یک قرص ستاره‌ساز را گرم می‌کند.  گاز برای جمع شدن باید خنک باشد، بنابراین در گرم شدن دیسک، ساختار بازوی مارپیچی از بین می‌رود.

چه چیزی باعث تاب خوردن در دیسک می‌شود:

… اگر یک جسم بزرگ، مانند یک ستاره، در یک برخورد با پرواز از نزدیکی عبور کند. اگر دیسک یک منظومه ستاره‌ای دوتایی را احاطه کند که خارج از تراز با دیسک می‌چرخد. یا اگر یک منبع گاز نزدیک به دیسک تجمع پیدا کند.

دیسکهای ستاره‌ای بیشتر با تاب

آنها گفتند که شواهد مربوط به دیسک‌های پیش سیاره‌ای منحرف شده به طور قابل توجهی در سالهای اخیر افزایش یافته است و توضیحی بالقوه برای تعداد زیادی از دیسکهای پیش‌سیاره‌ای پرجرم ارائه می‌دهد که ساختار مارپیچی را نشان نمی‌دهند.

ربکا نیلون گفت:

به طور معمول، ما فکر می‌کنیم که این دیسکها به صورت مجزا تشکیل می‌شوند، اما واقعاً اینطور نیست. این یک محله پر هرج و مرج است، با تعداد زیادی ستاره در نزدیکی آن و ممکن است ستاره‌ای داشته باشید که از نزدیکی شما می‌گذرد و این تعامل گرانشی برای ایجاد این پیچ و تاب کافی است.

هنگامی که شروع به مشاهده دیسک‌های تاب‌دار کردیم، مجبور شدیم در مدل‌سازی خود تاب‌ها را در نظر بگیریم. ما به بررسی بیشتر تاب‌ها در تکامل دیسک پیش‌سیاره‌ای و درک این موضوع نیاز داریم که تاب‌ها می‌توانند بر مکانیسم‌های تکامل دیسک و فیزیک موجود تأثیر بگذارند. ما باید در نظر بگیریم که تابها چگونه بر همه عوامل تشکیل سیاره تأثیر می‌گذارند.

ساهل روثر افزود:

این مطالعه دو اثر فیزیکی را که قبلاً با هم ترکیب نشده‌اند، ترکیب می‌کند، فیزیک دیسک‌های خود گرانشی با تار. این مهم است زیرا دیسک‌های خود گرانشی برای مدتی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و این یک زمینه کاملاً تثبیت شده است. تارها ایده بسیار جدیدتری هستند.

دیسک‌های تشکیل دهنده سیاره با ساختار مارپیچی مشاهده شده است

در سال 2020، تلسکوپ آلما در شیلی این تصویری را از یک مارپیچ پرجرم گاز در اطراف قرص سیاره‌ساز ستاره جوان RU Lup گرفت. ساختار مارپیچی اطراف RU Lup تا نزدیک به 1000 واحد نجومی (AU) از ستاره (1000 واحد فاصله زمین-خورشید) گسترش یافته است. تصویر از  ALMA/NRAO).

تلسکوپ آلما در سال 2016 این بازوهای مارپیچی را برای تشکیل ستاره سیاره‌ای‌مانند الیاس 2-27 ثبت کرد. ستاره‌شناسان با نگاهی به فضا، چند قرص مارپیچی شکل سیاره مانند این را پیدا کردند. اما مرحله مارپیچی باید مختصر باشد و برخی از آنها باید مختل شوند… وگرنه تعداد بیشتری از آنها را خواهیم دید. تصویر از B. Saxton/ ALMA/ NRAO.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Passing stars warp star disks, disrupt planets

Posted by Deborah Byrd February 8, 2022

https://earthsky.org/space/passing-stars-warp-star-disks-disrupt-planets/