Die Sonne verliert an Masse. Und wies sie einst Saturn-ähnliche Ringe auf?

Wenn es um das Universum und all seine Mysterien geht, gibt es viele Dinge, von denen wir wissen, dass wir sie nicht wissen. Einige sind unbedeutend und größtenteils belanglos, aber es gibt andere kosmologische Unbekannte, die große Lücken in unserem Verständnis hinterlassen, wie die Dinge funktionierenim Großen und im Kleinen. Wie unser Planet entstanden ist, ist ein solches Mysterium. Gehen wir den ganzen Weg zurück zum Anfang, als die Sonne nur ein Klumpen aus Gas und Staub war, um zu verstehen, wie unser Sonnensystem entstanden sein könnte.

Wie Sterne entstehen

Die traditionelle Weisheit besagt, dass alle Sterne aus riesigen Wolken aus sich drehendem Gas und Staub hervorgehen, die als Molekülwolken bekannt sind und oft die Masse von Hunderten von Millionen von Sternen enthaltenGas und Staub werden nicht gleichmäßig in der Molekülwolke verteilt.Angezogen durch die Schwerkraft, sobald sich genug Materie in einem Bereich angesammelt hat, beginnt sich die Wolke zu erhitzen und kollabiert schließlich unter ihrem eigenen Gewicht – es entsteht ein sogenannter ProtosternDer Protostern ernährt sich von dem Material, das ihn umgibt, und wird schließlich heiß und groß genug, um den Prozess der thermonuklearen Fusion anzukurbeln.

"Junge Protosterne nehmen zu, indem sie Materie aus einer dichten Scheibe aus Gas und Staub sammeln, die um sie herumwirbelt. Aber sobald Protosterne eine bestimmte Größe überschritten haben, wird die weitere Akkretion durch das Licht, das sie aussenden, behindert. Dies kann passieren, wenn ultraviolettes Licht streifenElektronen von Atomen in der umgebenden Scheibe, um ein heißes ionisiertes Plasma zu erzeugen, das vom Stern verdampft, ein Prozess, der als photoevaporativer Ausfluss bezeichnet wird.Riken berichtet.

"Theoretische Berechnungen haben ergeben, dass dieser und verwandte Faktoren zu schwach sind, um die Akkretion zu stoppen. Aber es gibt nicht genügend Beobachtungsbeweise, um dies zu untermauern, nicht zuletzt, weil die massereichsten Protosterne selten und sehr weit von der Erde entfernt sind."

Jetzt, in einem neuen Artikel, kürzlich veröffentlicht in Naturastronomie, Forscher haben eine Entdeckung gemacht, die helfen könnte, Licht in die frühesten Tage unseres Sonnensystems zu bringen, von der Entstehung der Sonne bis zur Geburt der Planeten, und letztendlich, warum die Erde so ist, wie sie ist – genau richtig geformtOrt und Zeit, um es bewohnbar zu machen.

Einführung IRS 63

IRS 63 ist ein Protostern, der sich etwa 470 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Ophiuchus befindet. Sein Alter wird auf etwa eine halbe Million Jahre geschätzt, aber zufällig ist er einer der jüngsten und hellsten Protosterne der Weltsein Alter in dem, was im Wesentlichen unsere stellare Nachbarschaft ist.

Der Protostern ist von einer riesigen Wolke aus Gas und Staub umgeben, die größer ist als die meisten Sterne seines Alters. Die Scheibe ist etwa 50 AE groß. Zum Kontext: Eine astronomische Einheit ist die durchschnittliche Entfernung zwischen unserem Planeten und der Sonne, einsEinheit ist 93 Millionen Meilen 150 Millionen Kilometer.

„Die Größe der Scheibe ist unserem eigenen Sonnensystem sehr ähnlich, selbst die Masse des Protosterns ist nur ein bisschen kleiner als die unserer Sonne“, so der Leiter einer Studie über IRS 63 – ein Astronom, der von der MaxPlanck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching, Deutschland, sagte Dominique Segura-Cox.

Das Team beschloss, das Atacama Large Millimeter/Sub-Millimeter Array ALMA, das als eines der schärfsten und leistungsstärksten Teleskope zur Untersuchung von Radiowellen bekannt ist, auf das Objekt zu richten, und sie entdeckten, dass dies der Fall ist. Lücken und Ringe innerhalb der Scheibe, was auf Planetenbildung hinweist. Eine der Lücken, die innerste, befindet sich etwa 19 Astronomische Einheiten vom Zentrum der Scheibe entfernt und wird auf 3,2 AE Breite geschätzt. Die äußerste Lücke ist etwas größer. Sie befindet sich 37 AE vom Kern des Protosterns entferntist 4,5 AUs breit.

Die Ringe sind sehr hell. Einer ist 27 AE vom Kern des Protosterns entfernt und 6 AU groß. Der andere ist 51 AU vom Zentrum des blühenden Sterns entfernt und wird auf etwa 13 AU breit geschätzt. Unsere Modelle vonwie Sterne schließlich Planeten erschaffen sagen, dass Planeten auf ähnliche Weise entstehen wie Sterne. Die Schwerkraft bringt Gas- und Staubklumpen zusammen und saugt Gas und Staub aus Elementen ab, die miteinander verschmolzen, als der Protostern immer schwerere Elemente produzierte.

Natürlich macht es Sinn, dass die Lücken in den Trümmerscheiben das Ergebnis der Gravitation sein könnten, die Gas und Staub zusammenzieht und Räume herausschneidet, während sich die Materie langsam ansammelt und zu Protoplaneten wird. Sollte dies bei IRS 63 der Fall sein, glauben Astronomen dasinnerste Lücke kann auf die Entstehung eines Planeten mit etwa der Hälfte der Jupitermasse zurückzuführen sein.

"Die Ringe in der Scheibe von IRS 63 sind so jung. Früher dachten wir, dass Sterne zuerst das Erwachsenenalter erreichten und die Mütter von Planeten waren, die später kamen, aber jetzt sehen wir, dass Protosterne und Planeten von Anfang an gemeinsam wachsen und sich entwickeln,wie Geschwister", sagt Segura-Cox.

"Die Ringe in der Scheibe von IRS 63 sind riesige Staubhaufen, die bereit sind, sich zu Planeten zu verbinden. Doch selbst nachdem der Staub zu einem Planetenembryo zusammenklumpt, könnte der sich noch bildende Planet verschwinden, indem er sich nach innen windet undvom zentralen Protostern verzehrt werden. Wenn sich Planeten sehr früh und in großer Entfernung vom Protostern zu bilden beginnen, überstehen sie diesen Prozess möglicherweise besser“, Dr. Anika Schmiedeke, ebenfalls vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik hinzugefügt.

Was bedeutet das für unser Sonnensystem?

Ausgestattet mit dem Wissen, dass Planeten und Sterne nebeneinander wachsen könnten, hat diese Forschung erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der Entstehung unseres Sonnensystems.

Innerhalb der Scheibe von IRS 63 liegen ungefähr 150 Erdmassen an Material. Außerdem wird angenommen, dass mindestens 10 Erdmassen an Material erforderlich sind, damit ein Protoplanet beginnt, genug Gas und Staub zu sammeln, um unweigerlich einen Gasriesen zu bilden.Yichen Zhang vom RIKEN Star and Planet Formation Laboratory untersuchte einen anderen Protostern, der uns einen Einblick gab, wie Protoplaneten groß genug werden, um zu Gasriesen zu werden, und es ist ein bisschen komplizierter, als wir einst dachten.

laut RIKEN, „Ihre Beobachtungen zeigten, dass das Gas Temperaturen von etwa 10.000 Grad Celsius erreicht und sich mit etwa 30 Kilometern pro Sekunde bewegt. Dies deutet darauf hin, dass die sanduhrförmige Region mit ionisiertem Gas gefüllt ist, das durch Licht von der Scheibe des Protosterns weggeschleudert wurde-getriebene Ionisation."

Was IRS 63 betrifft: „Diese Ringe und Lücken deuten darauf hin, dass wir die frühesten Beweise für die Entstehung von Planeten sehen und dass sich Planeten sicherlich innerhalb der ersten halben Million Jahre und wahrscheinlich innerhalb der ersten 150.000 Jahre zu bilden beginnen, Planeten, insbesondere Planetenwie Jupiter, begannen ihre eigene Formation in einem der frühesten Stadien des Sternentstehungsprozesses," sagt Ian Stephens ein Astronom vom Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian CfA

"Astronomische Beobachtungen zeigen, dass protoplanetare Scheiben um junge Sterne üblicherweise ring- und lückenartige Strukturen in ihrer Staubverteilung aufweisen. Diese Merkmale sind mit Druckstößen verbunden, die Staubpartikel an bestimmten Stellen einfangen, die laut Simulationen ideale Orte für die Planetesimalbildung sind. HierWir zeigen, dass sich unser Sonnensystem möglicherweise aus Ringen von Planetesimalen gebildet hat – die durch Druckstöße entstanden sind – und nicht aus einer durchgehenden Scheibe“, heißt es in dem Artikel über Nature Astronomy weiter.
Wir haben noch einen weiten Weg vor uns, bevor wir ein vollständiges Verständnis dafür haben, wie erdähnliche Planeten und Gasriesen entstehen, aber diese Forschungsarbeiten haben enorm geholfen. Wir müssen mehr Protoplaneten inmitten der Entstehung untersuchen.