Cambridge'i astronoomiainstituudi doktorandi Joshua Lovelli juhitud teadlasrühm avastas kõnealuse uue faasi Tšiilis Atacama kõrbes asuvas ALMA observatooriumis. Tegelikult oli avastus osa suuremast uuringust, mille keskmes olid noored tähed, vahendab Tartu Ülikooli observatoorium.

Mõnda neist tähtedest ümbritsevad planeedisüsteemi tekkest üle jäänud niinimetatud purdkettad. Need koosnevad komeetide, asteroidide ja teiste tahkete kehade pidevatel kokkupõrgetel vabanenud kivikestest ja tolmust. See tolm ja praht neelab oma ematähelt valgust ning kiirgab seda edasi õrna kumana, mida saabki ALMA-ga uurida.

Planeetide tekke "õuna kukkumise" hetk

Täht, mille juurest gaas eemale liigub, kannab nime NO Lup. See on noor ja väikese massiga, olles umbes 30 protsenti kergem kui Päike. NO Lup oli vaadeldud tähtedest ainus, mille ümbert leiti vingugaasi.

On teada, et kerge gaasirohke tolmuketas, millega tähed sünnivad, võib jääda noore tähe ümber tiirlema kuni kümneks miljoniks aastaks. Tavaliselt kaob gaas noore tähe ümbert esimesena, samas kui komeetidest ja muudest planetesimaalidest (planeetide algmaterjalist – toim.) tekkiv tolm võib püsida sadu miljoneid aastaid.

Planeetide tekkeks olulise gaasiketta hajumist ei olnud varem nähtud, uus vaatlus paljastas aga tähest kiirelt eemalduva vingugaasi voolu. "Kui võtta arvesse, kui kaugel gaas tähest oli, liikus see palju kiiremini, kui võiks oodata. Olime selle tõttu pikalt segaduses," sõnas uuringu juht Lovell.

Mihkel Kama sõnul leiti tänu ALMA vaatlusprogrammi analüüsile esimest korda kinnitus hüpoteesile, et selline ülikiire planeeditekke ketta arengufaas on olemas.

"Lihtne on näha õunu puu otsas ja õunu puu all lebamas. Selle alusel võime püstitada hüpoteesi, et kunagi peavad õunad vabanema ja gravitatsioonijõu mõjul langema. Ainult siis, kui näeme õuna langemas, saame  aga selle hüpoteesi ennustusi konkreetsete mõõtmistega järele kontrollida," sõnas Kama. "Joshua juhitud töös tehtud avastus ongi planeetide tekke mõistmise seisukohast selline õuna kukkumise moment."

Vingugaasijää aurustub

Uus avastus viitab sellele, et planeedisüsteemide evolutsioon võib olla seni arvatust palju keerukam. Veel pole teada, miks gaas tähesüsteemist nii kiirelt eemale paiskub. Samas usuvad teadlased, et gaas võib pärineda lugematust hulgast jäistest komeetidest, mis tähekiirguses aurustuvad. See tähendab, et gaas tekib siis, kui tähe ümber tiirlevate komeetide pealmine kiht – vingugaasijää – muundub tahkest gaasiliseks.

Sarnane tähelepanek tehti möödunud aastal ka meie oma Päikesesüsteemis NASA New Horizonsi missiooni käigus. Siis vaadeldi meie planeedisüsteemi tekkest üle jäänud Kuiperi vöö objekti Ultima Thulet ning leiti, et sellegi pinnalt võis vingugaasijää umbes 4,5 miljardit aastat tagasi aurustuda.

Niisiis on võimalik, et sama protsess, mis meie päikesesüsteemis miljardeid aastaid tagasi komeete aurustas, tuvastati nüüd esimest korda ka Päikesesüsteemist väljaspool, 400 valgusaasta kaugusel.

Tegu võib olla levinud protsessiga selliste tähtede puhul, mille ümber toimus planeetide teke. Kuna gaasi toodetakse väga kiiresti, pole teadlased varem seda noorte planeedisüsteemide lühikest arenguetappi tabanud. See aga on takistanud neid planeetide teket täpsemalt mõistmast.

Vastused suurtele planeeditekke küsimustele

Mihkel Kama sõnul aitab uuring vastata kahele suurele küsimusele, mis on planeetide tekkimise lõppfaasi uuringutes teadlaste jaoks püsima jäänud.

Esiteks annab avastus vastuse küsimusele, kui kiiresti ja milliste füüsikaliste protsesside tulemusel hajub planeeditekke ketta põhiosa moodustav gaas. "See on oluline, sest suure gaasikoguse kadumine sisuliselt määrab ära, et enam rohkem planeete selle tähe ümber kasvama ei hakka", lausus Kama.

Lisaks aitab avastus mõtestada, milliseid ja millises koguses kerglenduvaid ühendeid, nagu vingugaasi ja vett, kaotavad planeeditekkest üle jäänud planetesimaalid ehk näiteks asteroidid ja komeedid. See aitab Kama sõnul täpsustada lenduvate ühendite ja keemiliste elementide planeetidele toimetamise mudeleid. "Näiteks, mis määras üliolulise molekuli ehk vee koguse planeedil Maa?" toob ta näite.

Kiire gaasi mõistatus pole veel täielikult lahendatud, mistõttu uuritakse NO Lupi planeedisüsteemi edasi. Kogu senine info planeedisüsteemi kohta on tuletatud vaid 30-minutilise vaatluse põhjal. Niisiis on Lovelli hinnangul põhjalikumate uuringutega võimalus süsteemi kohta palju rohkem infot saada ning seeläbi mõista paremini kõigi planeedisüsteemide, ka Päikesesüsteemi, teket.

Uuringu tulemused avaldatakse ajakirjas Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ja neid esitletakse virtuaalkonverentsil "Five Years After HL Tau".