Våldsamma kollisioner i cirkumstellära skivor

Numerisk simulering av en kollisionskred i en restmaterialskiva av beta Pictoris-typ. En ca 40 km stor protoplanet slits först sönder i skivans inre del (20 ae), vilket avger 10^17 kg stoft. De minsta stoftkornen (mindre än 2 micrometer i storlek) transporteras effektivt ut av stjärnans strålningstryck. När de flyger ut genom systemet kolliderar de med annat material i skivan. Detta skapar nya generationer av spillror, vilka i sin tur trycks utåt och påverkar andra stoftkorn i systemet (endast stoftkornen som skapas av skredet är inkluderade i bilden). Klicka på bilden för att se en animation av simuleringen.

Cirkumstellära skivor är naturliga biprodukter av stjärnbildningsprocesser. Sådana skivor består huvudsakligen av gas och stoft och är antingen det observationella kännetecknet för planetsystem i sin tidiga bildningsfas (protoplanetariska skivor) eller restmaterialet som blir kvar efter att största delen av ackretionen är över (restmaterialskivor). Ett anmärkningsvärt result från observationer är att nästan inga restmaterialskivor är jämna och symmetriska: spiralarmar, smala och breda ringstrukturer, "klumpar", ljusstyrkeasymmetrier etc är vanligen observerade (för en imponerande samling av restmaterialskivor, se Paul G. Kalas bildgalleri). Dessa morfologiska kännetecken kan ge ledtrådar om viktiga processer som pågår i skivorna och förbättra vår förståelse av olika planetbildningsscenarier. De vanligen föreslagna förklaringarna för de flesta av dessa asymmetrier är störande inverkningar från en inbäddad planet eller en kampanjonstjärna, men andra förklaringar kan inte uteslutas.

En forskargrupp vid Stockholms observatorium har nyligen undersökt ett alternativt scenario, i vilket dessa asymmetrier uppstår då en stor protoplanet eller ett kometliknande objekt våldsamt slits sönder och avger stora mängder stoftpartiklar (för mer information se artikeln publicerad i Astronomy & Astrophysics). Denna numeriska studie har visat att sådana katastrofala händelser kan vara det första steget i en kedjereaktion av kollisioner i skivan, vilket skulle kunna observeras som en enarmad spiral (sett ovanifrån) eller tvåsidiga asymmetrier (sett från sidan).