Bild https://english.cas.cn Bilden visar det inre av Orionnebulosan och Trapezium Clustert fotograferat av James Webb Space Telescope. Ett
en miljon år gammalt stjärnbildningsområde innehållande tusentals unga stjärnor
och hundratals objekt med planetmassor som svävar fritt i nebulosan och inte i
omloppsbana runt stjärnor (som i ett
solsystem). (Foto: NASA, ESA, CSA /M. McCaughrean, S. Pearson)
En banbrytande studie publicerad i Science Advances
kastar nytt ljus över ursprunget till fritt svävande Planetary-Mass Objects (PMO).
Objekt med massa mellan stjärna och planet (inte
att förväxla med så kallade skurkplaneter fritt svävande planeter mellan galaxer
och solsystem) .
Under ledning av Dr. Dang Hongping vid Shanghai
Astronomical Observatory of the Chinese Academy of Sciences, använde ett
internationellt team av astronomer avancerade datorsimuleringar för att avslöja
en bildningsprocess för dessa objekt. Forskningen tyder på att PMO:er kan
bildas direkt genom våldsamma interaktioner mellan cirkumstellära skivor i unga
stjärnhopar (Cirkumstellära skivor är
skivor av gas och stoft runt stjärnor ur vilka planeter bildas).
PMO:er är
kosmiska nomader som driver fritt genom rymden obundna till någon stjärna.
Massan hos dessa objekt är mindre än 13 gånger Jupiters. De observeras ofta i
unga stjärnhopar som Trapeziumhopen i Orions stjärnbild. Även om deras existens är
väldokumenterad har deras ursprung länge förbryllat forskare. Med hjälp av högupplösta hydrodynamiska simuleringar
har forskarna återskapat närkontakt mellan två cirkumstellära skivor av roterande
ringformat av gas och stoft som omger unga stjärnor. När dessa skivor
kolliderar med hastigheter på 2–3 km/s på ett avstånd på 300–400 astronomiska
enheter (AU ett AU är avståndet
jorden-solen), sträcker och komprimerar deras gravitationella interaktioner
gas till långsträckta "tidvattenbroar". "PMO:er passar inte in i befintliga
kategorier av stjärnor eller planeter", beskriver Dr. DENG, författare till
studien. Våra simuleringar visar att de sannolikt bildas genom en helt annan
process.
En process som är knuten till den kaotiska dynamiken
i unga stjärnhopar, beskriver han. Dessa tidvattenbroar kollapsar så småningom
till täta filament, som i sin tur fragmenteras till kompakta kärnor. När dessa
filament når en kritisk massa producerar de PMO:er med massor som är ungefär
tio gånger större än Jupiters.
Simuleringarna visade också att upp till 14 % av
PMO:erna bildas i par eller tripletter, med 7-15 AU-separationer vilket
förklarar den höga andelen PMO-binärer i vissa kluster. Frekventa diskmöten i
täta miljöer som Trapezium Cluster kan generera hundratals PMO:er vilket
förklarar det observerade överflödet.
PMO:er är distinkta i sin bildning. Till skillnad från utkastade planeter (skurkplaneter) rör de sig i synk med stjärnorna och tar material från de yttre regionerna av cirkumstellära skivor.
Detta resulterar i en unik sammansättning med PMO:er
som utifrån de metallfattiga utkanterna av dessa skivor där tunga grundämnen
är sällsynta. Många PMO:er har också gasskivor upp till 200 AE i diameter,
vilket tyder på att det finns potential för att månar eller till och med
planeter bildas runt dessa objekt.
"Den här upptäckten omformar delvis hur vi ser
på kosmisk mångfald", beskriver medförfattare professor Lucio Mayer från
universitetet i ZürichTeamet, som inkluderar forskare från University of Hong
Kong, Shanghai Astronomical Observatory, University of California Santa Cruz
och University of Zurich vilka planerar ytterligare studier för att utforska
den kemiska sammansättningen och diskstrukturerna hos PMO:er.
