Wyniki obserwacji dysków okołogwiazdowych, w których powstają planety, opublikowano w aż 12 artykułach w czasopiśmie "The Astrophysical Journal". Badania i publikacje to efekt realizacji dużego projektu obserwacyjnego ALMA Survey of Gas Evolution of PROtoplanetary Disks (AGE-PRO).

Autorzy badań skupili się na dyskach protoplanetarnych wokół gwiazd podobnych do Słońca, mierząc masę gazu w dyskach o różnym wieku. We wcześniejszych badaniach przeanalizowali natomiast ewolucję pyłu w takich dyskach.

"Teraz mamy dane zarówno dla gazu, jak i pyłu. Obserwacje gazu są znacznie trudniejsze, gdyż wymagają dużo więcej czasu obserwacyjnego i dlatego do uzyskania statystycznie istotnej próbki potrzeba było dużego programu obserwacyjnego" - tłumaczy Ilaria Pascucci z University of Arizona, jedna z kierowników naukowych projektu AGE-PRO.

Dysk protoplanetarny istnieje wokół gwiazdy przez kilka milionów lat, zanim jego gaz i pył rozproszą się. Początkowa masa i rozmiar dysku oraz moment pędu mają kluczowe znaczenie dla kwestii, jakie planety w nim powstaną. Okres istnienia gazu jest krytyczny dla wzrostu ziaren pyłu do obiektów o większych rozmiarach, podobnych do wielkości planetoid. Potem tworzą się planety i mogą one migrować z miejsca narodzin w inne obszary wokół gwiazdy.

Wspomniane obserwacje ALMA pokazują, że gaz i pył zużywają się w różnym tempie w trakcie starzenia się dysku protoplanetarnego. Zmienia się stosunek masy gazu do masy pyłu. Pył ma tendencję do pozostawania wewnątrz dysku przez dłuższy czas, a gaz rozprasza się względnie szybko na początku, a potem proces ten spowalnia wraz z wiekiem dysku. Czyli dyski protoplanetarne tracą większość swojego gazu, gdy są młode.

Wyniki z projektu AGE-PRO zaskoczyły badaczy dlatego, że te dyski, które przetrwały pierwsze kilka milionów lat, mają więcej gazu, niż się spodziewano. Ma to konsekwencje: gazowe planety, takie jak Jowisz, mają mniej czasu na uformowanie się niż planety skaliste.

Do badań wykorzystano sieć radioteleskopów ALMA, która znajduje się na płaskowyżu Chajnantor w Chile. Jest to globalny projekt naukowy, w którym Europę reprezentuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), do którego należy Polska.

Naukowcy analizowali słabe linie molekularne, aby badać zimny gaz w dyskach. Zbadano 30 dysków protoplanetarnych w trzech rejonach gwiazdotwórczych, mających wiek od 1 miliona do 6 milionów lat. Najmłodszy rejon to Ophiuchus (w gwiazdozbiorze Wężownika), średni to Lupus (1-3 mln lat, w konstelacji Wilka), a najstarszy nosi nazwę Upper Scorpius (w gwiazdozbiorze Skorpiona).

Najpowszechniejszym chemicznym wskaźnikiem używanym do badania dysków protoplanetarnych jest tlenek węgla. Jednak do zmierzenia masy dysku potrzeba użyć dodatkowych wskaźników. W przypadku projektu AGE-PRO zastosowano diazenyl, jon wykorzystany do prześledzenia gazu azotowego w obłokach międzygwiazdowych. Udało się też zbadać widmowe sygnatury formaldehydu, cyjanku metylu i cząsteczek zawierających deuter (izotop wodoru). (PAP)

cza/ zan/