Modeli prašine ocrtavaju vanzemaljski pogled na sunčev sustav

Nove super kompjuterske simulacije koje prate interakcije tisuće zrnaca prašine pokazuju kako bi izgledao Sunčev sustav vanzemaljskim astronomima u potrazi za planetima. Modeli također daju uvid u promjene izgleda našeg planetarnoga sustava dok je stario.
"Planeti su pretamni da bi ih se moglo promatrati direktno, ali vanzemaljci koji bi proučavali Solarni sustav s lakoćom bi mogli ustvrditi prisutnost Neptuna – njegova gravitacija urezuje malu prazninu u prašini." rekao je Marc Kuchner, astrofizičar na NASA-inom Goddard centru za svemirski let u Greenbeltu i voditelj istraživanja. "Nadamo se da će nam naši modeli pomoći uočiti svjetove veličine Neptuna oko drugih zvijezda."
Prašina je nastala u pojasu Kuiper, hladnoj skladišnoj zoni iza Neptuna gdje se milijuni ledenih tijela – uključujući i Pluton – kreću oko Sunca. Znanstvenici vjeruju da je to područje starija, oskudnija verzija diska sačinjenog od ostataka nalik diskovima koji se nalaze oko Vege ili Fomalhauta.
"Naše nove simulacije nam također dozvoljavaju uvid u vjerojatni izgled prašine unutar pojasa Kuiper u vrijeme kada je Solarni sustav bio puno mlađi." dodao je Christopher Stark, Kuchnerov suradnik u NASA-inom Goddardu te znanstvenik na Carnegie instituciji za znanost u Washingtonu. "Zapravo, možemo otići natrag u prošlost i vidjeti kako bi izgledao pogled izdaleka na Sunčev sustav i koliko se on do danas izmijenio."
Objekti iz pojasa Kuiper se povremeno međusobno sudaraju i to neprekidno sudaranje proizvodi mnoštvo ledenih zrnaca. No praćenje kako ova prašina putuje kroz Solarni sustav nije lagano jer male čestice podliježu nizu sila uz gravitacijsku silu Sunca i planeta. Na zrnca utječe solarni vjetar koji donosi prašinu bliže Suncu te Sunčeva svjetlost koja može prašinu privući ili odbaciti. Što se točno događa ovisi o veličini zrnaca. Čestice se također međusobno sudaraju i te kolizije mogu uništiti krhka zrnca. Rad o novim modelima, prvi koji je uključio i kolizije između zrnaca, objavljen je 7. rujna u izdanju časopisa Astronomical Journal.
"Ljudi su smatrali da je nemoguće izračunati koliziju zbog toga što je jednostavno previše tih sitnih zrnaca da bi ih se moglo pratiti." izjavio je Kuchner. "Pronašli smo način da to uradimo i to nam je otvorilo pogled na sasvim novi krajolik." Uz pomoć NASA-inog Discover superkompjutera, istraživači su pratili 75 000 čestica prašine dok su bila u interakciji s vanjskim planetima, Sunčevom svjetlosti, solarnim vjetrom te međusobno.
Veličina modela prašine je varirala od širine uha na igli (1.2 milimetara) do više od tisuću puta manje, blizu veličine čestica u dimu. Tijekom simulacije, zrnca su bila smještena u tri tipa orbite koje se nalaze danas u pojasu Kuiper po stopi baziranoj na trenutnom poimanju koliko se brzo prašina proizvodi. Iz konačnih podataka znanstvenici su stvorili sintetičke slike koje predstavljaju infracrveni pogled na naš Sunčev sustav gledan iz daleka. Kroz gravitacijske efekte zvane rezonance, Neptun razmješta obližnje čestice u orbite. Zbog toga nastaje čista zona blizu planeta kao i nakupine prašine koje nastaju i slijede ga oko Sunca.
"Jednu stvar smo naučili – čak i u današnjem Solarnom sustavu, kolizije igraju važnu ulogu u strukturi pojasa Kuiper." objasnio je Stark. Kolizije uništavaju velike čestice prije no što one odlebde daleko od mjesta nastanka. Zbog toga je nastao relativno gust prsten prašine koji se nalazi na Neptunovoj orbiti.
Kako bi vidjeli izgled mlađe, robusnije verzije pojasa Kuiper, tim je ubrzao stopu proizvodnje prašine. U prošlosti, pojas Kuiper je sadržavao mnogo više objekata koji su se često međusobno sudarali brže stvarajući prašinu. S više čestica prašine dolazilo je do više kolizija između zrnaca. Pomoću različitih modela koji su koristili progresivno više stope kolizije, tim je stvorio slike koje ugrubo odgovaraju proizvodnji prašine koja je bila 10, 100 i 1000 puta intenzivnija od prvotnog modela. Znanstvenici su procijenili da povećanje količine prašine odgovara uvjetima koji su bili kada je pojas Kuiper bio otprilike 700 milijuna, 100 milijuna i 15 milijuna godina star.
"Ostali smo zatečeni onime što smo vidjeli." rekao je Kuchner. Kako su kolizije postale učestalije, mogućnost da veća zrnca prašine prežive i odlebde iz pojasa Kuiper naglo padaju. Povratkom u prošlost, današnji široki disk prašine se urušava u gusti, sjajni prsten koji ima više sličnosti s prstenovima oko drugih zvijezda, posebno Fomalhaut zvijezde.
"Nevjerojatno je da smo već vidjeli ovakve uske prstenove oko drugih zvijezda." dodao je Stark. "Jedan od sljedećih koraka je simuliranje diska ostataka oko Fomalhauta i drugih zvijezda kako bi vidjeli što nam distribucija prašine govori o prisutnosti planeta." Istraživači također namjeravaju konstruirati potpunu sliku diska prašine Solarnog sustava modeliranjem dodatnih izvora bližih Suncu, uključujući i glavni asteroidni pojas i tisuće takozvanih Trojan asteroida ukroćenih Jupiterovom gravitacijom.


Izvor: http://www.znanost.com/