"Ooompah, loompah, karat keriuhan ... ALMA menemukan komet bersembunyi di debu." Menurut banyak penelitian selama beberapa tahun terakhir, para astronom sadar bahwa planet-planet tampaknya ada di mana-mana di sekitar bintang. Sekarang, berkat satu teleskop manis, Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), sains telah mengambil langkah besar ke depan dalam memahami bagaimana butiran debu yang sangat kecil dalam disk protoplanet suatu hari nanti dapat berevolusi menjadi format yang lebih besar.
Sedikit kurang dari 400 tahun cahaya dari Bumi adalah tata surya muda yang dikatalogkan sebagai Oph IRS 48. Dalam gambar yang diambil dari batas luarnya, para astronom telah mengambil petunjuk penting dalam massa debu yang berputar-putar - wilayah berbentuk bulan sabit dijuluki " perangkap debu ”. Para peneliti merasa area ini mungkin merupakan kepompong pelindung yang memungkinkan formasi berbatu terbentuk. Mengapa wilayah seperti itu penting? Ini adalah faktor utama. Ketika para astronom mencoba memodelkan debu menjadi formasi berbatu, mereka telah menemukan partikel-partikel itu hancur sendiri ... baik dengan menabrak satu sama lain, atau ditarik ke dalam bintang pusat. Agar mereka dapat melampaui ukuran tertentu, mereka hanya harus memiliki area perlindungan untuk memungkinkan mereka tumbuh.
"Ada rintangan besar dalam rantai panjang peristiwa yang mengarah dari butiran debu kecil ke benda seukuran planet," kata Til Birnstiel, seorang peneliti di Pusat Astrofisika Harvard-Smithsonian di Cambridge, Mass., Dan rekan penulis pada makalah yang diterbitkan dalam jurnal Science. “Dalam model komputer pembentukan planet, butiran debu harus tumbuh dari ukuran submikron hingga benda hingga sepuluh kali massa Bumi hanya dalam beberapa juta tahun. Tetapi begitu partikel tumbuh cukup besar, mereka mulai menambah kecepatan dan bertabrakan, mengirimnya kembali ke titik awal, atau perlahan-lahan melayang ke dalam, menggagalkan pertumbuhan lebih lanjut. ”
Jadi di mana planet yang baru lahir, komet atau asteroid sembunyikan? Nienke van der Marel, seorang mahasiswa PhD di Leiden Observatory di Belanda, dan penulis utama artikel tersebut, menggunakan ALMA bersama dengan rekan-rekan kerjanya, untuk melihat lebih dekat pada Oph IRS 48 dan menemukan torus gas dengan pusat lubang. Ketidakhadiran partikel debu ini sangat berbeda dari hasil sebelumnya yang diambil pada ESO's Very Large Telescope.
"Pada awalnya bentuk debu pada gambar datang sebagai kejutan bagi kami," kata van der Marel. “Alih-alih cincin yang kami harapkan untuk dilihat, kami menemukan bentuk kacang mete yang sangat jelas! Kami harus meyakinkan diri sendiri bahwa fitur ini nyata, tetapi sinyal yang kuat dan ketajaman pengamatan ALMA tidak meninggalkan keraguan tentang struktur. Kemudian kami menyadari apa yang telah kami temukan. ”
Kejutan? Anda bertaruh. Apa yang tim temukan adalah daerah di mana butiran debu besar tetap menjadi tawanan dan dapat terus bertambah massa karena semakin banyak butir yang bertabrakan dan menyatu. Inilah "perangkap debu" yang diprediksi oleh para ahli teori.
Memuat pemain ...
Jadi apa yang membuatnya? Untuk menyatukan butiran debu dan membentuknya membutuhkan pusaran - area bertekanan tinggi untuk melindunginya. Untuk membentuk pusaran ini, perlu ada benda besar yang hadir, baik bintang pendamping atau raksasa gas. Seperti perahu yang mengalir melalui perairan yang dipenuhi ganggang, objek sekunder dalam cakram planet akan membersihkan jalan setapak di belakangnya, menghasilkan pusaran dan vortisitas kritis yang diperlukan untuk membentuk perangkap debu. Sementara studi sebelumnya dari Oph IRS 48 mengungkap cincin kaku gas karbon monoksida yang dikombinasikan dengan debu, tidak ada "perangkap" yang diamati. Namun, itu tidak berarti pengamatannya negatif. Para astronom juga menemukan celah antara bagian dalam dan luar tata surya - sebuah petunjuk keberadaan benda besar yang diperlukan.
Kondisinya tepat untuk kemungkinan perangkap debu. Masukkan ALMA. Sekarang para peneliti dapat melihat gas dan butiran debu yang lebih besar secara bersamaan. Pengamatan baru ini menyebabkan penemuan yang belum terungkap oleh teleskop lain ... tonjolan miring di bagian luar disk.
Seperti yang dijelaskan van der Marel: "Kemungkinan kita sedang melihat semacam pabrik komet karena kondisinya tepat bagi partikel untuk tumbuh dari milimeter ke ukuran komet. Debu tidak mungkin membentuk planet berukuran penuh pada jarak ini dari bintang. Tetapi dalam waktu dekat ALMA akan dapat mengamati perangkap debu lebih dekat dengan bintang induknya, di mana mekanisme yang sama sedang bekerja. Perangkap debu semacam itu benar-benar akan menjadi buaian bagi planet yang baru lahir. ”
Saat partikel yang lebih besar bermigrasi ke area bertekanan lebih tinggi, perangkap debu terbentuk. Untuk memvalidasi temuan mereka, para peneliti menggunakan pemodelan komputer untuk menunjukkan bahwa daerah tekanan tinggi dapat timbul dari gerakan gas di tepi pembukaan. Ini sesuai dengan pengamatan pada Oph IRS 48 disc.
"Kombinasi pekerjaan pemodelan dan pengamatan kualitas tinggi ALMA menjadikan ini proyek yang unik", kata Cornelis Dullemond dari Institute for Theoretical Astrophysics di Heidelberg, Jerman, yang ahli dalam evolusi debu dan pemodelan cakram, dan anggota tim . "Sekitar waktu pengamatan ini diperoleh, kami sedang mengerjakan model yang memprediksi dengan tepat jenis struktur ini: kebetulan yang sangat beruntung."
"Struktur yang kita lihat dengan ALMA ini dapat diperkecil untuk mewakili apa yang mungkin terjadi di tata surya bagian dalam di mana lebih banyak planet berbatu seperti Bumi akan terbentuk," kata Birnstiel. "Akan tetapi, dalam kasus pengamatan ini, kita mungkin melihat sesuatu yang analog dengan pembentukan Sabuk Kuiper atau Oort Cloud Sun kita, wilayah tata surya kita tempat komet diyakini berasal."
Seperti pabrik impian masa kecil kita, ALMA masih dalam pembangunan. Pengamatan unik ini diambil dengan penerima ALMA Band 9 - instrumentasi buatan Eropa yang memungkinkan ALMA untuk menghasilkan gambar yang paling tajam dan paling detail sejauh ini.
"Pengamatan ini menunjukkan bahwa ALMA mampu memberikan ilmu transformasional, bahkan dengan kurang dari setengah array penuh yang digunakan," kata Ewine van Dishoeck dari Leiden Observatory, yang telah menjadi kontributor utama proyek ALMA selama lebih dari 20 tahun. . "Lompatan luar biasa dalam kepekaan dan ketajaman gambar di Band 9 memberi kita kesempatan untuk mempelajari aspek dasar pembentukan planet dengan cara yang sama sekali tidak mungkin dilakukan sebelumnya."
Sumber Cerita Asli: Siaran Berita ESO. Untuk bacaan lebih lanjut: Siaran Berita NRAO.
