Planetos auga protoplanetiniuose diskuose, kur dulkės telkiasi į vis didesnius gumulus, galiausiai virsta uolienomis, o vėliau – ir planetomis. Planetinių sistemų įvairovė leidžia spręsti, kad ir augimo procesui įtakos turi įvairiausi veiksniai. Savaime suprantama, žvaigždės masė, glaudžiai su ja susijęs šviesis, taip pat cheminė sudėtis, magnetinis laukas, įvairios disko savybės… Bet taip pat ir aplinka. Juk žvaigždės formuojasi ne pavienės, o grupėse ir spiečiuose. Kaimyninių žvaigždžių gravitacija, spinduliuotė, vėjai ir sprogimai gali paveikti protoplanetinį diską ir jaunas ar dar augančias planetas. Apie vieną galimą poveikį – planetų pagavimą ir panašias reikšmingas perturbacijas – rašiau prieš keletą mėnesių. Bet tai – ekstremalus reiškinys, taigi ir retas. Kiti poveikiai gali būti daug subtilesni, tačiau per milijonus metų irgi turi reikšmingos įtakos. Kviečiu su jais susipažinti.

Šį pažintinį straipsnį parašiau, nes turiu daug dosnių rėmėjų Contribee – ačiū jums! Jei manote, kad mano tekstai verti reguliarios paramos, kviečiu prie jų prisijungti.

Idėja, kad aplinkinių žvaigždžių spinduliuotė gali reikšmingai paveikti protoplanetinio disko evoliuciją, tikrai nėra nauja. Apie ją kalbėta viename iš pirmųjų disko atradimą pristatančių straipsnių dar 1987 metais. Principas čia gana paprastas. Įsivaizduokime, kad visa disko medžiaga turi vienodą temperatūrą (realybėje, aišku, taip nėra). Tuomet ir garso greitis visur bus vienodas, o garso greitis atitinka ir tipinį dalelių judėjimo greitį dujose. Taigi egzistuoja tam tikras atstumas nuo žvaigždės, už kurio esančios medžiagos greitis viršija pabėgimo greitį iš sistemos. Ne dėl to, kad medžiagos greitis padidėtų – prisiminkime, jog jis visur vienodas, – o dėl to, kad tolstant nuo žvaigždės, užtenka mažesnio greičio jos gravitacijai įveikti. Pavadinkime šį atstumą „pabėgimo spinduliu“. Jei šalia atsiranda papildomas energingos spinduliuotės šaltinis, jis gali įkaitinti medžiagą ir padidinti jos greitį, taigi pabėgimo spindulys sumažėja. Vadinasi, dalis disko medžiagos, kuri anksčiau buvo gravitaciškai pririšta prie žvaigždės, staiga gali nuo jos pabėgti. Proceso detalės, žinoma, daug sudėtingesnės – nevienoda temperatūra reiškia, kad medžiaga gali pabėgti iš įvairių disko vietų, dujos ir dulkės paveikiamos nevienodai ir panašiai. Visi šie reiškiniai yra stebimi – vien Oriono molekuliniame debesyje žinome virš pusantro šimto garuojančių protoplanetinių diskų, o pirmieji atrasti dar 1993 metais. Kitur jų irgi žinoma, bet toli gražu ne tiek daug. Lyginant apskritai protoplanetinių diskų skaičių skirtinguose žvaigždėdaros regionuose pastebima, kad tuose, kur aplinkoje nėra labai gausu masyvių žvaigždžių, tipiniai diskų gyvavimo laikotarpiai yra apie tris milijonus metų, o tuose, kur aplinka tanki ir ryški ultravioletu – apie milijoną ar net mažiau. Taigi planetoms susiformuoti laiko lieka gerokai mažiau. „Tankį“ galima apibrėžti ir kiekybiškai: dar 2007 metais nustatyta, kad protoplanetiniams diskams įtaką karštos kaimyninės žvaigždės daro tada, kai yra maždaug pusės parseko ar mažesniu atstumu.

Gravitaciškai kaimyninių planetų augimą paveikti gali net ir nedidelės žvaigždės, jei praskrenda pakankamai arti. Čia visas mechanizmas gana panašus į jau minėtą neseną mano tekstą apie planetų pagavimą. Jei dvi žvaigždės prasilenkia anksčiau, nei susiformuoja planetos, ar bent jau anksčiau, nei pranyksta protoplanetinis diskas, poveikis irgi gali būti ekstremalus. Dar prieš dešimtmetį daryti skaitmeniniai modeliai parodė keletą šio poveikio detalių. Visų pirma, kaip ir galima tikėtis, jei kaimyninė žvaigždė kerta patį protoplanetinį diską, ji gali nusinešti reikšmingą dalį disko medžiagos, taip sumažindama ir jo masę, ir spindulį. Tačiau disko spinduliui pakisti nereikia tokių artimų prasilenkimų – net ir dešimt kartų toliau, nei disko kraštas, pralėkusi kaimynė gali nutempti išorinius disko kraštus ir reikšmingai jį sumažinti. Tuo tarpu disko masė beveik nepakinta, nes išorinėse dalyse medžiagos palyginus nedaug. Trečia išvada – reikšminga prasilenkimų įtaka spiečiaus žvaigždžių (tiksliau, jų diskų ir planetinių sistemų) populiacijai turėtų pasireikšti tik tada, kai žvaigždžių koncentracija viršija 2-3 tūkstančius žvaigždžių į kubinį parseką. Ar tai daug? Saulės aplinkoje vienai žvaigždei tenka apie 10 kubinių parsekų, taigi kalba eina apie keliasdešimt tūkstančių kartų didesnį tankį, nei yra mūsų kosminėse apylinkėse. Tokia koncentracija pasiekiama ne visuose, bet nemažoje dalyje Paukščių Tako (taigi, turbūt ir kitų galaktikų) jaunų spiečių. Net ir Oriono ūke, centrinėje jaunojo spiečiaus dalyje, žvaigždžių koncentracija viršija šią ribą.

Artimi prasilenkimai, kurių metu paveikiami protoplanetiniai diskai, gali paaiškinti ir dar vieną, iš pirmo žvilgsnio nesusijusį, reiškinį. Kai kurios dar augančios žvaigždės kartais staiga, per maždaug metus, paryškėja dešimtis kartų ir vėliau išlieka ryškios bent dešimtmečius. Tokie įvykiai vadinami Oriono FU tipo išsiveržimais, pagal pirmąją atrastą šio tipo žvaigždę. Neabejojama, kad išsiveržimo priežastis yra staigus medžiagos, krentančios į žvaigždę, spartos išaugimas, tačiau kas jį sukelia? Ne per seniausiai iškelta hipotezė, patvirtinta detaliais skaitmeniniais modeliais, kad žvaigždė, skrendanti pro kitos žvaigždės diską, gali prisiryti pakankamai medžiagos tokiam stipriam žybsniui sukelti, o jei diskus turi abi žvaigždės, žybsnis gali trukti tiek ilgai, kiek stebima.

Žvaigždės, ypač masyvios, aplinką paveikia ne tik savo spinduliuote ir gravitacija. Dar du energingi reiškiniai yra žvaigždžių vėjai ir supernovų sprogimai. Įdomu, kad jų poveikis kaimynystėje esantiems protoplanetiniams diskams, panašu, yra minimalus. Tipinis masyvios žvaigždės vėjo slėgis net ir dešimtadalio parseko atstumu nuo jos yra gerokai – milijonus kartų – mažesnis už tipinį protoplanetinio disko slėgį 10 AU (astronominių vienetų; 1 AU yra vidutinis atstumas tarp Saulės ir Žemės, arba 150 milijonų kilometrų) nuo žvaigždės; net ir 100 AU atstumu santykis yra tūkstančiai kartų. Supernovos sprogimo sukurto burbulo slėgis gali būti tūkstančius kartų aukštesnis, tačiau ir jis disko (dažniausiai) nesunaikina. Štai viename skaitmeniniame modelyje gautas rezultatas, jog mažiau nei parseko atstumu sprogusi supernova nuo disko gali nupūsti tik apie vieną procentą medžiagos. Kitame tyrime parodyta, jog mažo tankio diskus nupūsti galima, bet tankesni (kaip taisyklė, tai būtų jaunesni diskai) išlieka. Iš kitos pusės, supernovų sprogimai gali praturtinti protoplanetinius diskus radioaktyviais elementais, tokiais kaip aliuminis-26. Manoma, kad taip nutiko ir Saulės sistemai, nors nesutariama, ar supernova sprogo dar prieš pradedant formuotis Saulei, ar jau egzistuojant jai ir protoplanetiniam diskui.

Kaip matome, kaimyninių žvaigždžių poveikis gali būti labai įvairus, priklausyti nuo žvaigždės-kaimynės atstumo, šviesumo, disko polinkio kampo… Norėtųsi kaip nors viską apibendrinti ir sužinoti, koks efektas gaunasi „vidutiniškai“. Maždaug tą prieš keletą metų mokslininkai pabandė padaryti. Išnagrinėję visų tuo metu žinomų daugiau nei 4500 egzoplanetų motininių žvaigždžių aplinką, tyrėjai atrinko 66, kurios tikrai yra mažo tankio aplinkoje, ir 319, kurių aplinka – tanki. Paaiškėjo, kad tankioje aplinkoje esančių žvaigždžių planetos vidutiniškai nutolusios vos 0,087 AU, o jų metai trunka 9,6 Žemės paros; tuo tarpu retoje aplinkoje esančių planetos nutolusios 0,81 AU ir aplink žvaigždę apskrieja per 154 paras. Šį rezultatą, atrodytų, paaiškinti nesudėtinga. Prisiminę, kad išorinius diskų kraštus sunaikinti lengviau, nei vidines dalis, galime padaryti išvadą, kad tankioje aplinkoje planetoms formuotis toli nuo žvaigždės sudėtinga, o arti žvaigždės aplinkos įtaka beveik nejuntama. Tačiau toks scenarijus nepaaiškina antro to paties tyrimo rezultato: karštieji jupiteriai, t.y. dujinės planetos labai arti savo žvaigždžių, egzistuoja praktiškai vien tankiose aplinkose. Tai parodo, kad kaimyninės žvaigždės turi reikšmingą poveikį planetų migracijai, mat karštieji jupiteriai negali susiformuoti tokiose artimose orbitose, o turi ten atmigruoti iš toliau. Taigi atrodo, kad kaimynių egzistavimas gali ne tik suardyti protoplanetinius diskus ar pagrobti jau susiformavusias planetas, bet taip pat turi reikšmingos įtakos ir planetų migracijai.

Išvynioti susiraizgiusį tarpusavio sąveikų ir įtakų kamuolį – planetų formavimosi procesą – užtruks dar labai ilgai. Kaimyninių žvaigždžių poveikis – tik viena iš gijų, tačiau labai reikšminga. Neabejotinai ji buvo svarbi ir Saulės sistemai, tiek dėl radioaktyvių elementų atnešimo, tiek dėl planetų orbitų pokyčių. O gal ir dėl kitų reiškinių. Ką gali žinoti, galbūt būtent kuriai nors seniai pamirštai (ir jau sprogusiai) Saulės kaimynei turime būti dėkingi ir už tai, kad Žemė yra būtent tokia ir būtent čia, kur galėjo išsivystyti gyvybė?

Laiqualasse