V celém vědeckém modelování jsou modely pokoušející se replikovat formování planet a sluneční soustavy jedny z nejsložitějších. Je také notoricky obtížné je rozvíjet. Normálně se soustředí kolem jedné ze dvou formativních myšlenek: planety jsou tvarovaná především gravitací nebo planetami tvarovaná především magnetismem. Nyní nový teoretický model vyvinul tým na univerzitě v Curychu ( UZH ), který využívá matematiku z obou metodologií k vytvoření dosud nejúplnějšího modelu formování planet.
Měřítko je problém způsobující dichotomii mezi magnetickými a gravitačními modely. Ve velkých měřítcích, jako jsou protoplanetární disky, vládne gravitace. Prach a plyn se spojí a nakonec vytvoří planetu v raném stádiu. Když však začnou držet spolu, magnetismus začíná přebírat.
UT video ukazující snímek planety ve velmi raném stádiu.
Jako různě nabité prachové částice vytvářejí elektrická (a tedy magnetická) pole, když se o sebe třou. V měřítku vzniku jednotlivých planet jsou tyto magnetické síly mnohem silnější než gravitační síly prachu působící na jiné kusy prachu. Magnetismus má tedy mnohem větší dopad na jednotlivé planetární formace než na sluneční soustavu zahrnující gravitační síly.
Ilustrace protoplanetárního disku. Planety splývají ze zbývajícího molekulárního mračna, ze kterého hvězda vznikla. Uvnitř tohoto akrečního disku ležely základní prvky nezbytné pro vznik planety a potenciální život.
Poděkování: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC) – únor 2005
Aby bylo možné spojit tyto dva nesourodé modely, musel tým UZH využít dva moderní nástroje: nový teoretický rámec a skutečně výkonný superpočítač. Teoretický rámec zohlednil rozdíly v měřítku mezi dvěma konkurenčními silami. Zejména Dr. Hongping Deng , nyní postdoktorandský výzkumník na univerzitě v Cambridge, dokázal spojit časové období, kdy magnetické síly začnou předstihnout gravitační síly, pokud jde o důležitost. Jeden potěšující výsledek tohoto rámce je, že výsledkem jsou planety, které mají podobnou velikost jako ty, které se nacházejí ve skutečnosti, na rozdíl od většiny existujících současných modelů formování planet.
Dalším důležitým faktorem při formování planet je planetární migrace – zde je UT video pojednávající o tom, jak se planety pohybují v jejich formující se sluneční soustavě.
Pochopení tohoto výsledku by bylo nemožné, nebýt druhého klíčového nástroje v sadě nástrojů výzkumníka: opravdu dobrého superpočítače. Tým se rozhodl použít jako superpočítač Piz Daint Švýcarské národní superpočítačové centrum . Díky své koňské síle za jejich modelovacím algoritmem byl tým poté schopen zhmotnit výsledek, který tak přesně modeluje realitu. Pomocí nějaké pěkné vizualizační technologie byli také schopni vyvinout animaci, kterou lze vidět v UZH tisková zpráva , který viditelně ukazuje výsledek modelu v průběhu času.
Jakýkoli další pohled do světa formování planet je vítán, i když vyžaduje spoustu času stráveného vývojem algoritmu a jeho spuštěním na superpočítači. Výzkum exoplanet, planetární geologie a dokonce i věda o atmosféře by mohly těžit z lepšího pochopení toho, jak se formují naše a jiné světy. Pokud se to stane složitou kombinací magnetických a gravitačních sil, tím lépe, že nyní máme výpočetní výkon a rámec, abychom to skutečně pochopili.
Další informace:
UZH: Nový způsob formování planet
Astronomie přírody: Vznik planet střední hmotnosti prostřednictvím magneticky řízené fragmentace disku
VEN: Astronomové vidí nově se tvořící planetární disk, který se nadále živí materiálem ze své mlhoviny
Hlavní obrázek:
Umělcova představa čar magnetického pole v protoplanetárním disku.
Kredit: Jean Favre, CSCS
