7 °C nad absolutní nulou: Protoplanetární disky jsou chladnější, než se čekalo

Stephane Guilloteau a jeho mezinárodní tým měřili teplotu velkých prachových částic u hvězdy s označením 2MASS J16281370-2431391, která leží ve vzdálenosti 400 světelných let od nás v oblasti s probíhající hvězdotvorbou v okolí hvězdy Rho Ophiuchi. 

Hvězdu obklopuje disk plynu a prachu, který označujeme jako protoplanetární, neboť tyto disky jsou považovány za raná stádia vývoje planetárních systémů. Tento konkrétní disk pozorujeme téměř přesně zboku a díky svému vzhledu ve viditelném světle dostal přezdívku Létající talíř.

Zmrzlý Létající talíř

Astronomové použili radioteleskop ALMA k pozorování záření emitovaného molekulami oxidu uhelnatého v disku kolem hvězdy. Byli tak schopni získat jeho velmi detailní záběry a objevili něco zvláštního – v některých případech pozorovali záporný signál! Za normálních okolností je negativní signál fyzikálně nemožný, ale v tomto případě existuje vysvětlení.

„Tento disk nepozorujeme proti tmavému pozadí oblohy, ale vidíme v podstatě jeho siluetu na pozadí zářící mlhoviny kolem hvězdy Rho Ophiuchi. Tato difúzní záře je příliš rozptýlená, než aby bylo možné ji detekovat pomocí ALMA, ale protoplanetární disk toto záření absorbuje. Výsledný negativní signál tak znamená, že části tohoto disku jsou chladnější než mlhovina v pozadí. Výsledek je podobný, jako kdyby Země ležela ve stínu tohoto útvaru,“ vysvětluje Stephane Guilloteau.

Vědci zkombinovali měření s daty o záření mlhoviny v pozadí a spočítali, že teplota prachových zrn ve vzdálenosti asi 15 miliard kilometrů od hvězdy se pohybuje kolem -266 °C (nebo chcete-li 7 K, tedy jen 7 stupňů nad absolutní nulou).

TIP: Nejdetailnější snímek protoplanetárního disku zachycuje vývoj planet

Naměřená teplota je o 15 až 20 K nižší, než hodnoty, které předpovídá většina současných modelů (v rozmezí -258°C až -253° C). Aby bylo možné tento nesoulad odstranit, musejí mít velké prachové částice jiné vlastnosti, než se v současnosti předpokládá, což by jim umožnilo ochladnout na takto nízkou teplotu.

Pokud se ukáže, že takto nízká teplota prachových částic se v protoplanetárních discích vyskytuje běžně, mohlo by to mít závažné důsledky pro chápání jejich vzniku a vývoje. Nízká teplota například značně ovlivní děje, ke kterým dochází při srážkách těchto částic. A to má zásadní dopady na jejich úlohu při vzniku zárodečných těles pro formování planet.