Selgus päikesesüsteemi salapärane kivist päritolu

Päikese elektrivoolude simulatsioon

Simulatsioon, mis näitab, kuidas elektrivoolud käitusid protoplanetaarses kettas päikese ümber, moodustades potentsiaalselt kondroole. Heledam poolkuu on piirkond, kus arvuti tegi simulatsiooni üksikasjalikumalt. (Pildi krediit: Colin McNally/Niels Bohri rahvusvaheline akadeemia)



Uute uuringute kohaselt sulasid kivid varases päikesesüsteemis pärast seda, kui elektrivoolud tungisid läbi noore päikese ümber tiirleva tolmupilve.



See leid toob teadlased sammu lähemale kondroolide või klaashelmeste päritolu mõistmisele, mis olid mõned Päikesesüsteemi esimesed tahked ained .

Kuna kondulaarid tekivad Päikesest kaugel, ei suutnud astronoomid aru saada, kuidas nad kuumenevad vähemalt 2420 kraadini (1600 kraadi), kuna ümbritsev keskkond on vaatluste kohaselt palju külmem.



Salapärasem on see, et kivimid jahtusid ilmselt tunni või kahe jooksul pärast moodustumist, selle asemel, et külmuda koheselt kristalliks, mida kosmoses oodata oleks.

'See oli mõistatus, sest selle protsessi läbis ilmselt palju materjali,' ütles New Yorgi Ameerika loodusloomuuseumi astrofüüsikateaduste õppetooli juhataja Mordecai-Mark Mac Low. [Planetfall: päikesesüsteemi imed (fotod)]

Tüüpiline varane meteoriit, mida nimetatakse kondriidiks, võib moodustada 70–80 protsenti sellest klaasist materjalist. 'See on suur osa massist, isegi päikesest kaugel asuvates piirkondades, kus päike ei saa seda soojendada,' ütles Mac Low, kes on ka Columbia ülikooli dotsent.



Mac Low on kaasautoriks uurimistulemustest, mis avaldati 20. märtsi väljaandes The Astrophysical Journal Letters.

Seotud magnetismiga

Chondrules on üks kahest tahkete ainete tüübist, mis moodustasid varase päikesesüsteemi. Kondrid on tolmukillud, mis kuumenevad ja jahtuvad kiiresti, samas kui teist tüüpi tahked ained-kaltsiumi-alumiiniumirikkad lisandid (CAI)-loodi sulatatud gaasitilkadest.



Eraldi uuring, mis põhineb dateerimismeetoditel, tegi hiljuti ettepaneku, et kondriidid ja CAI -d moodustuksid samal ajal Maa päikesesüsteemis, vaid paar miljonit aastat pärast tekkiva päikese ümber tekkinud ketrusaine protoplanetaarset ketast.

Mac Low ütles, et see ketrusketas sisaldas tohutul hulgal kineetilist energiat. See oli plaatide liigutuste suurim energiaallikas. Diferentsiaalne pöörlemine ja energia suurendasid ketta kineetilise energia hulka, kuna päikesele lähemal asuvad piirkonnad pöörlesid kiiremini kui kaugemad piirkonnad.

Materjal lohistati noorele päikesele protsessi kaudu, mida nimetatakse magnetorotaalseks ebastabiilsuseks. See juhtub siis, kui nõrk magnetväli jookseb läbi erinevalt pöörleva gaasi, ühendades piirkonnad, mis tiirlevad erineva kiirusega. Turbulents segas nurkkiire väljapoole, võimaldades suurema osa gaasist sissepoole kukkuda ja päikesele koguneda.

'See näib olevat üks peamisi mehhanisme akretsiooni suurendamiseks,' ütles Mac Low ja lisas, et see võib olla isegi mustade aukude puhul kohaldatav.

Päikesesüsteemis kahtlustab aga Mac Lowi uurimisrühm, et magnetorotatsiooniline ebastabiilsus võib samuti soodustada kondruulide teket.

Luminofoorlambi küsimus

Magnetiseeritud turbulents painutab magnetvälju, tekitades elektrivoolu. Need voolud liiguvad läbi takistusliku gaasi, soojendades seda. See on sama protsess, mis võimaldab kuumutamist rösterites ja elektriahjudes.

Ketta painutatud magnetväljad moodustavad õhukesed, lamedad tugeva elektrivoolu piirkonnad, mida nimetatakse voolulehtedeks. Plasmauurijad on praeguste lehtede tootmist magnetiseeritud turbulentsi abil teadnud juba 1970ndatest aastatest, kuid Mac Lowi meeskond rakendas seda arusaama praegusest lehtede moodustumisest protoplanetaarsetele ketastele esimest korda.

Mac Low ütles, et küsimus oli selles, kui palju linad kive soojendavad.

'Me võime lihtsalt luminofoorlambi hankida,' naljatas ta ja lisas, et see tundub täiesti võimalik, arvestades, et suurem osa protoplanetaarsest kettast on valmistatud neutraalsest gaasist. Esmapilgul ei olnud voolu kandmiseks palju ioone ega laetud osakesi.

Muuseumi uurija Alexander Hubbard, uuringu kaasautor, leidis seejärel vastuse. Väike kuumutamine hakkab erutama aatomeid, mida on kõige lihtsam ioniseerida - nimelt soolased ained nagu kaalium ja naatrium.

Nende ainete soojendamine ioniseerib neid, mis suurendab olemasolevat voolu. Kui voolus on rohkem ioone, kuumeneksid ained veelgi ja suurendaksid ionisatsiooni plahvatuslikult.

'Tundub, et see võib tõsta meid vajaliku temperatuurini,' ütles Mac Low.

Eesmärk on kolm mõõdet

Järgmisena püüdsid teadlased välja mõelda, miks kondroolid jahtusid aeglaselt kosmose külmades osades. Tolmu hägusus või paksus muutub temperatuuriga. Tolmu sulades moodustas kõrgeima temperatuuriga piirkond läbipaistva õõnsuse, mida ümbritses läbipaistmatu materjal, mida soojendas endiselt kuumima gaasi kiirgus.

„Uudisväärtuslik järeldus on, et protoplanetaarsete ketaste jaoks mõistlikes tingimustes võivad need piirkonnad palju kuumaks minna. Mõnikord üle 2000 Kelvin (3140 Fahrenheiti), piisavalt kuum, et sulatada kive, 'ütles Mac Low.

Siiani on teadlased seda protsessi simuleerinud ainult ühes mõõtmes. Järgmine samm on liikuda kolmemõõtmelise mudeli poole, et paremini simuleerida varase päikesesüsteemi tingimusi.

Kuigi paber ei sisaldanud uusi tähelepanekuid, juhtis Mac Low tähelepanu sellele, et Tšiili Atacama suur millimeetri/submillimeetri massiiv (ALMA) võib aja jooksul tulemusi osaliselt kinnitada.

'Me ei saa jälgida üksikuid praeguseid lehti ... kuid ALMA saab meile rääkida tolmu terade suurusest ja levikust,' ütles ta sel kuul ametlikult avatava teleskoobi kohta.

Uuringut juhtis Taani Niels Bohri rahvusvaheline akadeemia ning see hõlmab Ameerika loodusloomuuseumi, Columbia ülikooli ja Mehhiko riikliku autonoomse ülikooli teadlasi.

Jälgi Elizabeth Howelli @howellspace või demokratija.eu @Spacedotcom . Meil on ka Facebook ja Google+ .