Ingen planeter nødvendige:NASA-undersøgelse viser, at diskmønstre kan generere sig selv

Da eksoplanetforskere første gang opdagede mønstre i skiver af støv og gas omkring unge stjerner, de troede, at nydannede planeter kunne være årsagen. Men en nylig NASA -undersøgelse advarer om, at der kan være en anden forklaring - en der slet ikke involverer planeter.

Eksoplanetjægere ser stjerner efter et par tegn på, at der kan være planeter i kredsløb, som ændringer i stjernelysets farve og lysstyrke. For unge stjerner, som ofte er omgivet af skiver af støv og gas, forskere leder efter mønstre i affaldet - såsom ringe, buer og spiraler - der kan være forårsaget af en kredsende verden.

"Vi undersøger, hvad vi synes er den førende alternative modstander til planethypotesen, hvilket er, at støv og gas i disken danner mønstrene, når de bliver ramt af ultraviolet lys, "sagde Marc Kuchner, en astrofysiker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Kuchner præsenterede resultaterne af den nye undersøgelse torsdag, 11. januar, ved American Astronomical Society -mødet i Washington. Et papir, der beskriver resultaterne, er blevet sendt til The Astrofysisk Journal .

Når UV-stjernelys med høj energi rammer støvkorn, det fjerner elektroner. Disse elektroner kolliderer med og opvarmer nærliggende gas. Når gassen varmes op, dets tryk stiger, og det fanger mere støv, som igen varmer mere gas op. Den resulterende cyklus, kaldet den fotoelektriske ustabilitet (PeI), kan arbejde sammen med andre kræfter for at skabe nogle af de funktioner, astronomer tidligere har forbundet med planeter i skraldeskiver.

Kuchner og hans kolleger designede computersimuleringer for bedre at forstå disse effekter. Undersøgelsen blev ledet af Alexander Richert, en doktorand ved Penn State i University Park, Pennsylvania, og inkluderer Wladimir Lyra, professor i astronomi ved California State University, Northridge og forskningsassistent ved NASAs Jet Propulstion Laboratory i Pasadena, Californien. Simuleringerne blev kørt på Discover supercomputing cluster på NASA Center for Climate Simulation at Goddard.

I 2013, Lyra og Kuchner foreslog, at PeI kunne forklare de smalle ringe, der ses på nogle diske. Deres model forudsagde også, at nogle diske ville have buer, eller ufuldstændige ringe, som først blev observeret direkte i 2016.

"Folk modellerer meget ofte disse systemer med planeter, men hvis du vil vide, hvordan en disk med en planet ser ud, du skal først vide, hvordan en disk ser ud uden en planet, "Sagde Richert.

Richert er hovedforfatter på det nye studie, som bygger på Lyra og Kuchners tidligere simuleringer ved at inkludere en ekstra ny faktor:strålingstryk, en kraft forårsaget af stjernelys, der rammer støvkorn.

Lys udøver et minuts fysisk kraft på alt det støder på. Dette strålingstryk driver solsejl og hjælper direkte komethaler, så de altid peger væk fra Solen. Den samme kraft kan skubbe støv ind i meget excentriske baner, og blæser endda nogle af de mindre korn helt ud af disken.

Forskerne modellerede, hvordan strålingstryk og PeI arbejder sammen for at påvirke bevægelsen af ​​støv og gas. De fandt også ud af, at de to kræfter manifesterer forskellige mønstre afhængigt af de fysiske egenskaber ved støv og gas.

Simuleringerne af PeI fra 2013 afslørede, hvordan støv og gas interagerer for at skabe ringe og buer, ligesom dem observeret omkring den rigtige stjerne HD 141569A. Med inklusion af strålingstryk, 2017 -modellerne viser, hvordan disse to faktorer kan skabe spiraler som dem, der også observeres omkring den samme stjerne. Selvom planeter også kan forårsage disse mønstre, de nye modeller viser, at forskere bør undgå at springe til konklusioner.

"Carl Sagan plejede at sige, at ekstraordinære krav kræver ekstraordinære beviser, "Lyra sagde." Jeg føler, at vi nogle gange er for hurtige til at springe til tanken om, at de strukturer, vi ser, er forårsaget af planeter. Det er, hvad jeg betragter som en ekstraordinær påstand. Vi er nødt til at udelukke alt andet, før vi påstår det. "

Kuchner og hans kolleger sagde, at de ville fortsætte med at indregne andre parametre i deres simuleringer, som turbulens og forskellige typer støv og gas. De agter også at modellere, hvordan disse faktorer kan bidrage til mønsterdannelse omkring forskellige typer stjerner.