Fra stjerne til solsystem:Hvordan protoplanetariske ringe dannes i primordiale gasskyer

Fire hundrede og halvtreds lysår fra Jorden, en ung stjerne lyser i midten af ​​et system af koncentriske ringe lavet af gas og støv, og det producerer planeter, en for hvert hul i ringen.

Dens opdagelse har rystet teorier om solsystemets oprindelse til deres kerne. Mayer Humi, en videnskabsmand fra Worcester Polytechnic Institute, mener, at det giver et passende studiemål for teorier om protoplanetariske ringe omkring stjerner. Forskningen er publiceret i Tidsskrift for matematisk fysik .

Stjernen, HL Tauri, er placeret i stjernebilledet Tyren og vækkede interesse for Pierre-Simon Laplaces formodning fra 1796 om, at himmelske skyer af gas og støv omkring nye stjerner kondenserer og danner ringe og derefter planeter. Et spændende billede af HL Tauri taget i 2014 af Atacama Large Millimeter Array er første gang, planetariske ringe er blevet fotograferet med så skarpe detaljer, en observationsbekræftelse af Laplaces formodning.

"Vi kan observere mange gasskyer i universet, der kan udvikle sig til et solsystem, " sagde Humi. "Nylige observationsdata viser, at solsystemer er rigelige i universet, og nogle af dem kan rumme forskellige typer liv."

Humi, sammen med nogle af de største astronomer gennem historien, undrede sig over skabelsen af ​​solsystemer og deres udvikling i universet. Hvordan dannes de, og hvilken bane vil de følge i fremtiden?

"Det grundlæggende spørgsmål var og er, hvordan en ursky af gas kan udvikle sig under sin egen tyngdekraft for at skabe et solsystem, " sagde Humi.

Humi bruger Euler-Poisson-ligningerne, som beskriver udviklingen af ​​gasskyer, og reducerer dem fra seks til tre modelligninger til at gælde for aksesymmetriske roterende gasskyer.

I avisen, Humi anser væsken i den oprindelige gassky for at være en inkompressibel, stratificeret væskestrøm og udleder tidsafhængige løsninger til at studere udviklingen af ​​tæthedsmønstre og svingninger i skyen.

Humis arbejde viser, at med de rette omstændigheder, ringe kan dannes fra skyen af ​​støv og gas, og det giver tiltro til Laplaces hypotese fra 1796 om, at vores solsystem er dannet af en lignende støv- og gassky omkring solen.

"Jeg var i stand til at præsentere tre analytiske løsninger, der demonstrerer ringe kan dannes, indsigt, der ikke kan opnås fra det oprindelige ligningssystem, " sagde Humi. "Den virkelige udfordring er at vise, at ringene kan udvikle sig yderligere for at skabe planeterne."