Главная Статьи Расплавленная пыль

Расплавленная пыль

Модель протопланетного диска Солнца (space.com)
Модель протопланетного диска Солнца (space.com)

Вдалеке от Солнца в современной Солнечной системе находится множество хондр – небольших застывших частиц стекла. Это были одни из первых твердых частиц Солнечной системы, которые уже были крупнее пыли, из которой родилось светило. Образование хондр требует высокой температуры – до 1600 Кельвинов, и если около молодого светила такие условия были нормальными, то на задворках системы найти источник такой температуры непросто, а он там был. Слишком много хондр наблюдается вдалеке от Солнца, чтобы можно было объяснить их наличие переходом на новую орбиту с течением времени.

Еще один секрет хондр – медленное остывание. Казалось бы, небольшая частица расплавленного стекла должна была мгновенно замерзнуть в пустоте космоса, образовав характерный кристалл. Вместо этого хондры представляют собой капли стекла, остывавшие в течение часа или двух. Источником необходимой энергии для рождения и медленного остывания хондр могли быть электрические токи, пронизывавшие аккреционный диск из газа пыли, освещаемый молодым Солнцем. «Это было большим секретом из истории Солнечной системы, так как очень много материала было им затронуто», – говорит один из авторов исследования Марк МакЛоу, сотрудник Колумбийского университета и Американского музея естественной истории. Типичный метеорит из времен молодости Солнечной системы, хондрит, на 70-80 процентов состоит из застывшего стекла. Это значит, что очень большой объем материала аккреционного диска подвергся нагреву, в том числе и вдалеке от Солнца.

Хондры – один из двух типов твердых частичек, образовавшихся в Солнечной системе и давших затем рождение всем ее телам. Хондры – быстро нагревшиеся и остывшие сгустки пыли, тогда как богатые кальцием и алюминием включения в метеоритах родились из расплавленного материала. Недавно было доказано, что оба типа частиц родились примерно в одно время, всего через несколько миллионов лет после образования протопланетного диска вращающейся материи около Солнца. Этот вращающийся диск имел громадный запас кинетической энергии за счет вращения большой массы. А за счет разницы в скоростях вращения около Солнца и дальше от него создавались условия для высвобождения этой энергии, бесцельно используемой в постоянном вращении.

Хондры в метеорите (wikipedia.org)
Хондры в метеорите (wikipedia.org)
Одним из главных механизмов воздействия Солнца на этот диск было использование неустойчивости, вызванной разницей в скоростях вращения. Мощное магнитное поле Солнца, проникая в протопланетный диск, могло захватывать участки вращающейся материи, имеющей разную скорость. Пытаясь двигаться как одно целое под управлением магнитного поля и как разные слои диска под управлением гравитации, крупные регионы диска смешивались и падали на Солнце, а часть их кинетического момента передавалась дальним областям диска. Этот механизм, являющийся основной роста уже оформившихся молодых звезд и даже, возможно, черных дыр, мог внести свой вклад и в образование хондр, так вся толща протопланетного диска подвергалась воздействию, когда Солнце вырывало из него очередной кусок себе на обед.

Здесь в игру вступает ответное воздействие протопланетного диска на магнитное поле. Разумеется, движение материи диска с разной скоростью приводит к искривлению линий напряженности поля, что, в свою очередь, приводит к образованию электрического тока. Этот ток очень большой силы проходит через плотный газ диска, имеющий очень высокое сопротивление. Газ диска становится нагревательным элементом, при этом образуются его тонкие слои. Образование таких пластин с сильными токами было известно специалистам в области физики плазмы с 70-х годов прошлого века, но до работы МакЛоу никому не приходило в голову приложить эти знания к процессам, протекавшим в протопланетном диске Солнечной системы.

После выяснения возможного механизма образования хондр следовало перейти к проблемам свойств этого процесса. Был ли нагрев полосами тока достаточным, чтобы сильно нагреть частички пыли? Возможно, они лишь слабо засветились, ведь известно, что большая часть наблюдаемых протопланетных дисков состоит из нейтрального газа, отнюдь не плазмы, что не создает благоприятных условий для протекания электрического тока. Однако один процесс мог помочь другому. Небольшой нагрев, вызванный слишком слабыми токами в нейтральному газе и пыли, был достаточен, чтобы вырвать электроны из некоторых наиболее удобных солей калия и натрия. В результате появлялось больше доступных ионов, усиливался ток, в процесс ионизации вовлекалось все больше атомов и различных химических соединений, ток возрастал еще больше и так далее. Экспоненциальный рост температуры материи протопланетного диска мог быстро привести ее к величине, необходимой для плавления стекла.

Последний оставшийся вопрос – большое время остывания хондр в ледяном космосе. При прохождении электрического тока в протопланетном диске нагревающаяся пыль создает вокруг себя область, плохо проницаемую для теплового излучения. Из-за нагрева изнутри она расширяется, а после прекращения течения тока остывает, но не так быстро, как остывали бы одиночные хондры в пустоте космоса. Моделирование этого процесса, правда, было пока проведено только в одном измерении – в плоскости листа с током. Переход к трем измерениям может принести новые качественные знания. После проверки гипотезы на трехмерной модели следует провести и  наблюдения. Конечно, прямое наблюдение хондр в протопланетных дисках невозможно, да и колебания температур, приводящие к их образованию, слишком слабы и имеют место на малых площадях. Тем не менее, с помощью интерферометра ALMA в протопланетных дисках можно определить характерные размеры и распределение частиц, то есть найти хондры на большом расстоянии от звезды.


Читайте также в статьях:
Предложена новая теория образования первых зачатков нашей системы.Откуда взялась Солнечная система
Предложена новая теория образования первых зачатков нашей системы.

На окраинах Солнечной системы может скрываться крупная планета.Еще одна планета?
На окраинах Солнечной системы может скрываться крупная планета.

Тяжелые элементы играют ключевую роль в образовании планет.Нам бы потяжелее
Тяжелые элементы играют ключевую роль в образовании планет.

Читайте также в новостях:
06-02-2013
Предложено объяснение аномалии на границе Солнечной системы.
31-01-2013
Планеты могут появляться у довольно старых звезд.
03-01-2013
Интерферометр ALMA проследил за рождением газового гиганта.

 

У нас на сайте
Книги о космосе
собраны в одном месте

 

У нас на сайте, в разделе Разное речь идёт на все темы и обо всём на свете, которые могут заинтересовать любого пользователя интернет.

Текст перед ссылками: блютуз колонка встраиваемая Разделитель ссылок: Договор купли продажи квартиры. Купля квартир в кмр. Разделитель ссылок: cryptocurrency youtube influencers Текст после ссылок: