Rázové vlny a vznik stavebního materiálu pro tvorbu planet

Rázové vlny, vznikající uvnitř disků plných prachu v okolí mladých hvězd, mohou vytvářet surový materiál pro tvorbu planet. Vyplývá to z nových pozorování, uskutečněných pomocí Spitzerova kosmického dalekohledu, který provozuje NASA.

Tyto důkazy vyplývají ze zjištěné povahy malinkých krystalků. Kosmický dalekohled Spitzer detekoval v okolí mladých hvězd krystalky, podobající se svým složením křemenu, vhodnému právě pro počínající vznik planet. Tyto krystaly (nazývané cristobalit a tridymit) jsou známy jako součást komet, vulkanických lávových proudů na Zemi a některých meteoritů, nalezených na zemském povrchu.

Astronomové již dobře vědí, že krystalizovaná prachová zrníčka se slepují dohromady a vytvářejí větší částice, jež se následně shlukují v zárodky planet. Byli však překvapeni objevem krystalků cristobalitu a tridymitu. Co je tak zajímavého na těchto krystalcích? Ke svému vzniku vyžadují krátkodobý tepelný proces, něco jako je rázová vlna.

Objev naznačuje, že stejné druhy rázových vln, vytvářejících například tzv. sonický třesk za rychle letícím letadlem, jsou ve vesmíru zodpovědné za vytvoření hmoty pro tvorbu planet.

„Výzkumem těchto cizích planetárních soustav můžeme lépe pochopit ranou fázi vzniku naší Sluneční soustavy v období před 4,6 miliardami roků,“ říká William Forrest (University of Rochester, New York). „Kosmický dalekohled Spitzer zlepšil naše představy o tom, jakým způsobem je vytvářen stavební materiál pro vznik planet.“ William Forrest a Ben Sargent, postgraduální student University of Rochester, jsou hlavními autory článku, publikovaného v časopise Astrophysical Journal.

Planety vznikají uvnitř disku podobného lívanci, obsahujícího prach a plyn, který obklopuje mladou hvězdu. Planety začínají vznikat v okamžiku, jakmile se do té doby bezvýznamná zrníčka prachu, obíhající kolem hvězdy v prachoplynném disku začnou spojovat dohromady a vytvářet plnohodnotné planety. Toto nastává v prvních miliónech let života hvězdy.

Když William Forrest se svými spolupracovníky použil Spitzerův dalekohled k výzkumu disků s formujícími se planetami kolem 5 mladých hvězd ve vzdálenosti 400 světelných let od Země, zaregistroval signály, napovídající na přítomnost křemenných krystalů (oxid křemičitý). Tyto krystaly se skládají pouze z křemíku a kyslíku a jsou hlavní složkou skla. Když tento materiál taje a následně krystalizuje, může vytvářet velké hexagonální křemenné krystaly, často prodávané jako mystické okultní symboly. Dokonce když je zahřejeme na vyšší teplotu, mohou také vytvářet malé krystalky, podobající se těm, které jsou běžně nalézány v okolí sopek.

Podobně vznikají za vysokých teplot křemenné krystaly, zvláště cristobality a tridymity, které Forrestův tým vůbec poprvé objevil v prachoplynných discích kolem mladých hvězd. „Cristobality a tridymity jsou v podstatě vysokoteplotní formy křemene,“ říká Ben Sargent. „Když budete zahřívat krystaly křemene, získáte stejné materiály.“

Ve skutečnosti tyto krystaly vyžadují ke svému vzniku teploty vyšší než 1220 K. Avšak v prachoplynných discích kolem hvězd teploty dosahují maximálně 100 až 1000 K – to je poněkud nízká teplota na vznik krystalů. Protože krystaly vyžadují ke svému vzniku ohřev následovaný rychlým ochlazením, astronomové spekulují o tom, že by tuto roli mohly sehrát rázové vlny.

Rázové vlny vznikají v prachoplynných discích kolem hvězd v případě, že se obíhající oblaka plynů srazí vysokou rychlostí. Někteří teoretikové si dokonce myslí, že rázové vlny mohou doprovázet vznik obřích planet.

Tyto objevy jsou v souladu s obecnými důkazy vzniku naší Sluneční soustavy. Sférické částice, tzv. chondrule, objevené v pradávných meteoritech, které dopadly na Zemi, jsou také důkazem, že vykrystalizovaly v důsledku působení rázové vlny v prachoplynném disku, obklopujícím mladé Slunce. Navíc americká kosmická sonda STSRDUST objevila krystalky tridymitu ve vzorcích, odebraných z kómy v okolí komety Wild 2.

Popis k obrázku:

Spitzerův kosmický dalekohled (NASA), pracující v infračerveném oboru záření, vůbec poprvé detekoval droboučké krystalky podobné křemenu, rozptýlené v mladých planetárních systémech. Tyto krystalky (cristobality a tridymity) můžete vidět v detailu na černobílých obrázcích (vlevo cristobality, vpravo tridymity), vložených do představy protoplanetárního disku kolem mladé hvězdy.

Cristobality a tridymity mohou být dvěma z mnoha planetárních ingrediencí. Na Zemi jsou běžně nalézány jako malé krystalky ve vulkanických lávových proudech či v meteoritech, které dopadly na Zemi z vesmíru. Tyto minerály mají souvislost s křemenem. Například když budete zahřívat důvěrně známé krystaly křemene, často prodávané jako mystické symboly, přemění se křemen na cristobalit a tridymit.

Vložené obrázky byly pořízeny pomocí skanovacího elektronického mikroskopu (Scanning Electron Microscope); autorům studie je laskavě zapůjčil George Rossman (California Institute of Technology, Pasadena, Kalifornie).

Zdroj: http://www.spitzer.caltech.edu/Media/releases/ssc2008-20/release.shtml

autor: František Martinek