Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret
Protoplanetáris korong
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
A protoplanetáris korong, vagy proplid (nem protoplanetáris köd) általában fiatal csillagok körül kialakuló akkréciós korong, melyben gáz és szilárd részecskék keringenek. Ezen részecskék idővel nagyobb anyagcsomókká, planetezimálokká, végül bolygókká állnak össze. Az akkréciós korongok anyaga általában abból a ködből származik, melyben a csillag létrejött. Összetétele időben változik, kezdetben, meglehetősen gyorsan, a gázanyagból összeállnak az óriásbolygók, ez a folyamat mindössze pár millió évet vesz igénybe. A gázanyag elfogytával, a planetezimálok folyamatos ütközései után a csillag körül törmelékkorong (átmeneti korong) marad vissza, amelyből a kisebb, Földhöz hasonló bolygók összeállása 20-30 millió évet is igénybe vehet.
Protoplanetáris
korongok az
Orion-köd fiatal csillagai körül,
a Hubble űrtávcső felvétele
Éléről látszó protoplanetáris korong
az AU Microscopii csillag körül.
A csillag képe ki van takarva
Lapjáról látszó protoplanetáris
korong a HD 107146 csillag körül.
A csillag képe ki van takarva
Néhány pulzár körül is találtak anyagkorongokat, ezek vagy egy korábbi bolygórendszerből képződtek, vagy annak a csillagnak a ledobott anyagából, mely szupernova-robbanással később pulzárrá alakult. Ezen korongokból idővel, másodlagos bolygóképződés során, újabb bolygórendszer képződhet.
--------------
A csillagközi felhők anyaga zsugorodni és sűrűsödni kezd. A molekulafelhőkben lévő összehúzódó anyagcsomók közepén felhalmozódó tömeg alkotja a protocsillagot, a leendő csillag elődjét. Utóbbit egy korong formájában övezi az összehúzódó felhő anyagának azon a része, amely a zsugorodás során annyira felpörgött, hogy gyors keringése miatt nem tud a protocsillag felszínére hullani.
Ugyanakkor néhány megfigyelés arra utal, hogy finomítani kell a fenti képet, és nem biztos, hogy bolygók kizárólag csillagok keletkezésekor jöhetnek létre. A csillagoknál kisebb tömegű barna törpék a csillagoktól függetlenül, a csillagközi anyag összezsugorodásával is kialakulhatnak. Ezek körül is képződnek anyagkorongok, amelyekben további égitestek csomósodhatnak össze. Utóbbi esetben tehát nem csillag, hanem barna törpe körül születnek objektumok, a csillagoknál jellemzőhöz hasonló folyamat keretében. Itt kérdés, hogy ezeket bolygóknak nevezzük-e annak ellenére, hogy nem csillagok körül keletkeztek.
Még szélsőségesebb példa az Oph 16225-240515 jelű rendszer, amelyben egy 7 és egy 14 jupitertömegű objektum kering egymás körül kb. 240 CSE távolságban (1 CSE a Föld átlagos naptávolsága, 150 millió km). A modellek alapján a páros nem maradhatott volna együtt, ha egy csillag körüli helyzetből lökődik ki. Elképzelhető tehát, hogy csillagtól függetlenül keletkeztek - igaz, a megfigyelés további megerősítésre szorul. Itt ismét az objektumok elnevezése és besorolása jelent gondot.
A kialakuló csillagokat létrehozó ősi felhők általában valamilyen irányban lassú forgómozgást végeznek. A zsugorodás során gyorsul a forgás, hasonlóan ahhoz, amint a piruettező táncosnő pörgése is felgyorsul, amint karját behúzza. A felhő anyagának legnagyobb része a centrumban halmozódik fel, ebből alakul ki a protocsillag.
A protocsillag körüli, korábban említett anyagkorongot nevezzük protoplanetáris korongnak vagy proplidnak. Ezek átmérője nagyságrendileg 1000 CSE, általában kifelé vastagodnak, tömegük a megfigyelések alapján tizede-százada a Napénak, de fejlődésük elején elméletileg a Napnál akár 10-szer nehezebbek is lehetnek. Kis- és nagytömegű csillagok körül is kialakulhatnak - sőt a barna törpéknél is azonosítottak már ilyeneket. Érdekességként megemlíthető, hogy hasonló anyagkorongot fehér törpe körül is találtak - noha ennek a korongnak az előzőktől eltérő paraméterei lehetnek.
Olivinkristályok
(rajz) és kondrumszemcsék
A protoplanetáris korongok anyagában lévő szilárd szemcsék összetalálkoznak és megfelelő körülmények esetén összetapadnak. A folyamatban fontos a korongban lévő gázanyag, amely az apró szemcsék pályáját igyekszik a körhöz közelivé alakítani, amitől csökken a szemcsék közti ütközési sebesség. Néhány megfigyelés alapján az elsőként összeállt bolygócsírák porózus szerkezetűek. Ez is az összetapadást segíti, mivel az ütközésekkor csak tömörödnek, és nem törnek szét az objektumok. A protoplanetáris korongban néhány millió év alatt jöhetnek létre a fokozatosan növekvő szemcsék: a bolygócsírák.
A korong anyagának összeállására és növekedésére utalnak a sok esetben azonosított olivinszemcsék. Nagyobb bolygócsírák, esetleg bolygók létét jelzik a korongokban tisztára söpört tartományok. A béta Pictorisnál a korong külső részével szöget bezáró belső tartományt egy ott található, a korong fősíkjával szöget bezáró pályájú exobolygó hozhatja létre. Szintén a korong anyagában mozgó planétákat jeleznek a helyenként mutatkozó enyhe anyagsűrűsödések.
A születő bolygórendszerek aktív környezetek, az összeállt planéták gyakran ütköznek egymással, friss poranyagot juttatva a korongba. A protocsillagnak alkalmanként megnő az energiakibocsátása, ekkor az átlagosnál sűrűbb és forróbb részecskefelhőt dobhat ki magából. Utóbbi az útjába eső szemcséket megolvaszthatja, amelyek aztán gyorsan apró cseppekké dermednek - elképzelhető, hogy így keletkeznek a kondritos meteoritokban található kondrumszemcsék. A korong távolabbi környezete is fontos, ha sok a közeli erősen sugárzó csillag; a korong sok anyagot veszíthet, és összetétele is változhat.
A
közeli csillagok hatására erodálódó, csökkenő anyagú
protoplanetáris korong fantáziarajza (balra) és
hamisszínes felvétele (jobbra) (Bally, U. Colorado,
Throop, SwRI, O'Dell, Vanderbilt U., NASA, STScI)
További változatosságot okoz a születő bolygórendszerek között, hogy az egyes korongok között jelentős eltérés lehet az összetételükben. A béta Pictoris 20 millió éves korongjában például kilencszer annyi szenet azonosítottat, mint oxigént. Az eltéréseket a kialakuló planéták is tükrözik majd. A szénben gazdag korongokból grafitban, gyémántban bővelkedő planéták születnek, míg magas oxigéntartalomnál a csillaghoz közel szilikátos anyagú bolygók keletkezhetnek. A korongokban zajló kémiai reakciókat kevéssé ismerjük, de néhány molekulát (pl. acetilént, ciánhidrogént) sikerült már azonosítani bennük.
A protoplanetáris korongok anyaga idővel bolygócsírákba, majd bolygókba tömörül, a fennmaradt gázt pedig a központi égitest csillagszele kifújja. Az óriásbolygók kialakulásával kapcsolatos kérdés, hogy miként áll össze gázanyaguk a viszonylag rövid periódus alatt, amely a korong születésétől a gázanyag kisöpréséig eltelik. A Jupiterhez hasonló óriásbolygók keletkezésére két modell létezik. Az egyikben a fentiekhez hasonlóan a szemcsék ütközése és hierarchikus növekedése vezet egy nagy bolygócsíra kialakulásához, amely már gravitációs terével sok gázt tud magához vonzani. A másik elgondolás szerint a protoplanetáris korongokban olyan instabilitások lépnek fel, amelyek nyomán annak egyes részei összeomlanak, és egy nagy, gázokban gazdag égitestté "zuhannak össze". A két modell közötti választáshoz egyelőre nincs elég adatunk. Az eddig azonosított legidősebb protoplanetáris korongot egy 25 millió éves csillag körül figyelték meg, de gyakoribbak az 5-10 millió éves korongok.
Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak
----------------
http://hu.wikipedia.org/wiki/Protoplanet%C3%A1ris_korong
http://www.origo.hu/tudomany/vilagur/20071001-bolygokeletkezes-es-exobolygok-asztrobiologia-kurzus-2-resz.html (Keresztúri Ákos)