Zamieszkana przez ludzi planeta potrzebuje około 24 godzin, aby wykonać pełny obrót wokół własnej osi. Jeśli dokładniej przyjrzeć się okresom rotacji innych planet Układu Słonecznego, dostrzec można, że w przypadku największych tego rodzaju obiektów w naszym kosmicznym sąsiedztwie, Jowisza oraz Saturna, wielkości te wynoszą odpowiednio 9.93  i 10.7 godziny. Porównując te okresy do ziemskiego okresu obrotu nietrudno dojść do wniosku, że Ziemia jest niezwykle leniwym obiektem, podczas gdy wspomniane gazowe olbrzymy kręcą się na wyścigi. Jak się jednak okazuje, obowiązujące obecnie teorie opisujące proces powstawania tak dużych i masywnych planet przewidują jeszcze krótsze okresy rotacji, co stawia naukowców przed pewną zagadką.

Zacząć należy zatem od przedstawienia znanego obecnie modelu formacji planet podobnych do Jowisza. Cały proces rozpoczyna się we wnętrzu dysku protoplanetarnego otaczającego nowo narodzoną gwiazdę. Występująca w nim niestabilność grawitacyjna umożliwia ciężkim pierwiastkom łączenie się, w wyniku czego zapadają się w zalążek tego, co następnie stanie się metalicznym jądrem planety. Jądro to poprzez oddziaływanie grawitacyjne ze znajdującą się w pobliżu materią, doprowadza do utworzenia dość rozległej gazowej otoczki wokół niego. W chwili gdy otoczka osiąga odpowiedni rozmiar równy w przybliżeniu rozmiarowi samego jądra, znajdujący się w niej gaz gwałtownie opada na stały obiekt centralny obłoku. Wydarzenie to kończy przebieg formacji gazowej planety.

Astronomowie podejrzewają jednak występowanie pewnego efektu ubocznego tego procesu. W wyniku powstania tak masywnego obiektu, okolica jego orbity jest oczyszczana z materii, tworząc przerwę w dysku protoplanetarnym. Zewnętrzna oraz wewnętrzna jego część połączone są jedynie strumieniem gazu i pyłu przepływającego w pobliżu planety. Materia ta zaczyna otaczać planetę, co doprowadza do powstania dysku okołoplanetarnego.

Laura Meissner | AstroNET

Po dokładniejszym spojrzeniu na końcowy etap tworzenia planety zauważyć można, że wskutek szybkiego opadania materii na powierzchnię jądra, zmniejsza się objętość rozpatrywanego obłoku, co zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu przyczynia się do zwiększenia jego prędkości kątowej. Końcowa prędkość obrotu na powierzchni młodej planety powinna zgodnie z obliczeniami astronomów przekroczyć obowiązującą w tym miejscu prędkość ucieczki. Oznacza to zatem, że taka planeta powinna ulec rozpadowi. Wyniki obserwacji gazowych olbrzymów świadczą jednak o tym, że tak się nie dzieje, a ich prędkości kątowe są znacznie mniejsze niż te przewidywane przez naukowców.

W celu wyjaśnienia tajemniczego zjawiska badacze postanowili dokonać analizy pola magnetycznego powstających gazowych olbrzymów oraz wywieranego przez niego efektu. W swoich pracach skupili się na młodych planetach otoczonych silnym polem magnetycznym. Zadanie zostało rozbite na dwa mniejsze problemy, które zostały opracowane osobno. Wpierw rozpatrzono samą planetę, dla której stworzono opis pola magnetycznego na podstawie znajomości średniej jasności formującej się planety typu jowiszowego. W modelu zawarto również podstawowe własności tego obiektu, takie jak temperatura bądź gęstość. Podobne własności wprowadzono do modelu dla powstałego wokół planety w końcowym stadium formacji dysku materii. Wykorzystując wszystkie wyznaczone uprzednio parametry wyliczono przewodność elektryczną oraz indukcyjność.

Przeprowadzenie symulacji tego modelu pozwoliło naukowcom potwierdzić, iż efektem intensywnego pola magnetycznego jest siła działająca w stronę przeciwną do kierunku rotacji powodując jej spowolnienie. Umożliwiło im to także zrozumienie zależności między zmianami poszczególnych parametrów.

Source :

astrobites

Autor

Laura Meissner
Laura Meissner