Fyysikot ovat jo satojen vuosien ajan pyrkineet ymmärtämään, miten planeetat muodostuvat. Keskeisin planeettojenmuodostukseen liittyvä mysteeri on ollut se, miten planeettojen ”siemenet” pysyvät yhdessä ennen kuin gravitaatio alkaa vetää ainetta kohti massakeskipistettä.

Jos heität kaksi hiekanjyvästä yhteen, ne eivät jää kiinni toisiinsa vaan kimpoavat toisistaan erilleen. Tämä pätee niin Maassa kuin muualla maailmankaikkeudessa.

California Institute of Technologyn (Caltech) tutkijat uskovat nyt keksineensä, miten yksittäiset pölyhiukkaset kiinnittyvät toisiinsa ja muodostavat lopulta kokonaisia planeettoja. Salaisuus on esiplanetaarisessa kiekossa virtaavan kaasun dynamiikassa.

”Me tutkimuskumppanini Jonathan Squiren kanssa havaitsimme esiplanetaarisessa kiekossa liikkuvan pölyn ja kaasun olevan epävakaassa tilassa, joka ajaa pölyhiukkasia yhteen”, tutkimuksen johtaja, teoreettisen astrofysiikan professori Phil Hopkins selittää.

Tutkijat havaitsivat, että kaasu kiertyy esiplanetaarisessa kiekossa pölyhiukkasen ympäri samaan tapaan kuin joki kivenmurikan ympärille. Sen ympärillä muut pölyhiukkaset halkovat kaasua samalla tavalla. Kaasun uudelleenohjautuminen pölyhiukkasten ympäri saattaa muodostaa pyörteitä, joka sitoo yhä useampia pölyhiukkasia yhteen.

Teoria on mullistava, sillä tähän asti pölyhiukkasten ei ole ajateltu muuttavan kaasun virtausta kiekossa merkittävästi.

”Pian aloimme ymmärtämään, että nämä kaasu-pöly-epävakaudet vaikuttavat kaikkialla universumissa – ajoi virtausta sitten aurinkotuuli, painovoima, magnetismi tai sähkökenttä”, Hopkins jatkaa.

Esiplanetaarisesta kiekosta tutkijat siirtyivät tarkastelemaan galakseja, tähtiä, supernovia ja supermassiivisten mustien aukkojen ympärillä virtaavaa kaasua. Teorian havaittiin pätevän kaikissa järjestelmissä.

”Se ei ollut heureka-hetki vaan sarja heureka-hetkiä, joka jatkui viikon ajan.”

Planeettojen muodostumisesta puhuttaessa tämä kaasun virtauksen ajama kumulaatio ajaa kappaleen kehitystä siihen asti, kun se saavuttaa noin 1 000 kilometrin läpimitan. Sen jälkeen painovoima ottaa tehtävän kontolleen.

Tutkijoiden mukaan vulkaaninen tuhka ja sadepisarat vaikuttavat ilmakehään täysin samalla tavoin kuin esiplanetaarisen kiekon pölyhiukkaset virtaavaan kaasuun. Havainto voi siis johtaa uusiin heureka-hetkiin myös muilla fysiikan ja sovelletun matematiikan osa-alueilla, tutkijat kertovat.

”Hopkinsin-Squiren-epävakautta” käsittelevät tutkimukset on julkaistu The Astrophysical Journal sekä Monthly Notices of the Royal Astronomical Society -tiedejulkaisuissa. Linkit tutkimuksiin löytyvät Phys.orginartikkelista.