Below is मराठी,हिंदी
“This is the first time a simulation has mapped out how fine dust transforms into giant planets.”
Researchers may have uncovered the crucial factor in planet growth, which enables certain worlds to form rapidly within gas and dust disks around young stars. This model could be particularly useful for understanding the formation of the solar system’s giant planets.
Scientists have a solid understanding of how the rocky inner planets of the solar system—Mercury, Venus, Earth, and Mars—came into being and evolved. However, the current model, which involves collisions and accumulation of asteroid-like bodies called “planetesimals” and the gradual accumulation of gas over millions of years, does not fully explain the formation of the gas giants Jupiter and Saturn or the ice giants Neptune and Uranus.
These giant planets seem to have formed at distances from the sun that are too great to account for their massive sizes, with the formation of the outer ice giants being particularly puzzling. Jupiter is 15 times farther from the sun than Earth, and Neptune is 30 times farther from our star than our planet.
According to scientists, their model is the first to include all the physical processes necessary for planet formation.
“This is the first time a simulation has traced the process of how fine dust evolves into giant planets,” said Tommy Chi Ho Lau, an LMU doctoral candidate, in a statement.
The researchers’ simulation suggests that disturbances in the gas and dust disk surrounding young stars, known as “protoplanetary disks,” can initiate the rapid formation of multiple gas giants.
Their findings align well with recent observations of young extrasolar planets or “exoplanets,” and may indicate that giant planets can form much more quickly and efficiently than previously thought.
Even giant planets begin as small objects. Young stars are born when dense regions in vast clouds of interstellar gas and dust collapse to form a “protostar.” As this stellar body continues to gather material, it eventually reaches a mass sufficient to trigger nuclear fusion, marking the start of its “main sequence” phase.
Material remaining in the protostar’s surrounding disk flattens out and forms a protoplanetary disk, from which planets eventually emerge. The team’s model suggests that millimeter-sized dust particles accumulate in the turbulent protoplanetary disk, trapping dust and preventing it from falling into the central protostar. This accumulation of planetary “building blocks” in a smaller region of the disk creates the conditions necessary for planet formation.
“When a planet grows large enough to influence the gas disk, it causes renewed dust enrichment farther out in the disk,” said Til Birnstiel, Professor of Theoretical Astrophysics at LMU and member of the ORIGINS Cluster of Excellence. “The planet drives the dust—like a sheepdog herding its flock—into the area outside its orbit.”
This process could enable planets to form as far from their star as 200 times the distance between Earth and the sun, which could explain the formation of the solar system’s giant planets around 4.5 billion years ago. The model also suggests that planet formation in the solar system ceased after Neptune because the planetary building blocks were depleted.
The simulations’ results appear to match observations of young planetary systems made by the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in northern Chile. This research could not only enhance our understanding of the formation and evolution of giant planets in our solar system but also provide insights into the diversity of exoplanets across the Milky Way galaxy.
मराठी
खगोलशास्त्रज्ञांनी ग्रह जलद कसे वाढतात यासाठी ‘गुप्त सूत्र’ शोधले का?
संशोधकांनी ग्रहांच्या वाढीसाठी आवश्यक असलेले गुप्त घटक शोधले असू शकतात, जे काही ग्रहांना तरुण तारांच्या गॅस आणि धूळांच्या कक्षांमध्ये जलद वाढण्यास सक्षम करते. हा मॉडेल सौरमालाच्या विशाल ग्रहांच्या निर्मितीच्या समजण्यासाठी विशेषतः उपयोगी ठरू शकतो.
वैज्ञानिकांना सौरमालेशी संबंधित खडक ग्रह—मर्क्युरी, Venus, पृथ्वी आणि मंगळ—कसे तयार झाले आणि विकसित झाले याचा एक ठोस समज आहे. तथापि, अस्तित्त्वातील मॉडेल, ज्यात कोलायझन्स आणि “प्लानेटेसिमल्स” म्हणून ओळखले जाणारे आंतरिक्षीय पिंडांची संकलन आणि गॅसची हळूहळू संकलन यांचा समावेश आहे, हे गॅस दैत्य ग्रह Jupiter आणि Saturn किंवा बर्फाचे दैत्य Neptune आणि Uranus यांचे निर्माण पूर्णपणे स्पष्ट करत नाही.
या दैत्य ग्रहांनी सूर्यापासून इतक्या दूरपासून निर्माण होण्याचा साक्षात्कार होतो की त्यांच्या प्रचंड आकाराचे प्रमाण जरा अजीब आहे, विशेषतः बाहेरच्या बर्फाचे दैत्य ग्रहांच्या निर्मितीचा म्हणजे. Jupiter पृथ्वीपेक्षा 15 पट दूर आहे, आणि Neptune पृथ्वीपेक्षा 30 पट दूर आहे.
वैज्ञानिकांच्या मते, त्यांचे मॉडेल ग्रह निर्माणासाठी आवश्यक असलेल्या सर्व भौतिक प्रक्रियांचा समावेश करणारे पहिले आहे.
“हे पहिलेच वेळ आहे की सिम्युलेशनने सूक्ष्म धुळ कशा प्रकारे विशाल ग्रहांमध्ये बदलते हे ट्रेस केले आहे,” असे LMU च्या डॉक्टोरल विद्यार्थ्याने Tommy Chi Ho Lau यांनी एका निवेदनात म्हटले.
संशोधकांच्या सिम्युलेशनने सूचित केले आहे की तरुण तारांच्या गॅस आणि धूळाच्या कक्षांमध्ये “प्रोटोप्लानेटरी डिस्क” म्हणून ओळखले जाणारे विघटन वेगवेगळी गॅस दैत्य ग्रहांची जलद निर्मिती सुरू करू शकतात.
त्यांच्या निष्कर्षांनी अलीकडील अडचणीत असलेल्या युवा एक्स्ट्रासोलर ग्रहांचे किंवा “एक्सोप्लानेट्स” च्या निरीक्षणांशी चांगले जुळते आणि यामुळे असे दिसून येते की दैत्य ग्रह अधिक जलद आणि अधिक कार्यक्षमतेने तयार होऊ शकतात असे विचारले जाते.
अगदी दैत्य ग्रहांचे सुरुवातीला लहान असतात.
युवा तारे त्या गॅस आणि धूळांच्या विशाल मेघांमध्ये घन भाग बनवून जन्म घेतात. जेव्हा या ताऱ्याची वस्तुमान एकत्र केली जाते, तेव्हा ते आणखी वस्तुमान मिळवून न्यूक्लिअर फ्यूजन सुरू होते, ज्याने ताऱ्याचा “मुख्य अनुक्रम” कालावधी सुरू होतो.
ताऱ्याच्या सुसंगत डिस्कमधील सामग्री सपाट होते आणि प्रोटोप्लानेटरी डिस्क बनवते, ज्यातून ग्रह निर्माण होतात. टीमचा मॉडेल सूचित करतो की मिलिमीटर आकाराच्या धुळ कणांमध्ये गॅस आणि धूळाच्या कक्षांमध्ये हवा आणि हलचल एकत्रित होतात. हे धूळ ट्रॅप करते आणि ते केंद्राच्या ताऱ्यावर जाऊ देत नाही. ही ग्रह निर्माणासाठी आवश्यक असलेल्या परिस्थितीला तयार करते.
“जेव्हा ग्रह इतके मोठे होते की गॅस डिस्कला प्रभावीत करते, तेव्हा यामुळे डिस्कमधील धूळमय समृद्धी पुन्हा सुरू होते,” असे LMU मध्ये थिओरिटिकल एस्ट्रोफिजिक्सचे प्राध्यापक Til Birnstiel यांनी सांगितले. “ग्रह धूळला—एक शेपडॉग आपले कळप ओढते—त्याच्या कक्षेबाहेरच्या क्षेत्रात ढकलते.”
हा प्रक्रिया ग्रहांना त्याच्या ताऱ्यापासून 200 पट दूर निर्माण होण्यास सक्षम करू शकतो, ज्यामुळे सौरमालाच्या दैत्य ग्रहांची निर्मिती 4.5 अब्ज वर्षांपूर्वीची स्पष्ट केली जाऊ शकते. मॉडेलने असे सूचित केले आहे की सौरमालातील ग्रह निर्माण नेपच्यून नंतर थांबले कारण ग्रह निर्माणासाठी असलेले घटक संपले होते.
संशोधनाच्या सिम्युलेशनच्या परिणामांनी अटलाकामा लार्ज मिलिमीटर/सबमिलिमीटर एरे (ALMA) ने केलेल्या युवा ग्रह प्रणालींच्या निरीक्षणांशी जुळते. हे संशोधन सौरमालातील दैत्य ग्रहांच्या जन्म आणि विकासाची समज वाढवण्यास मदत करू शकते आणि गॅलेक्सीमध्ये एक्सोप्लानेट्सच्या विविधतेची माहिती देऊ शकते.
हिंदी
खगोलज्ञों ने ग्रहों के तेजी से बढ़ने के लिए ‘गुप्त नुस्खा’ खोज लिया है क्या?
शोधकर्ताओं ने ग्रहों की वृद्धि के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण तत्व की खोज की हो सकती है, जो कुछ दुनिया को युवा तारों के चारों ओर गैस और धूल के डिस्क में तेजी से बनने में सक्षम बनाता है। यह मॉडल सौर मंडल के विशाल ग्रहों के निर्माण को समझने के लिए विशेष रूप से उपयोगी हो सकता है।
वैज्ञानिकों को सौर मंडल के पत्थरीले आंतरिक ग्रहों—बुध, शुक्र, पृथ्वी, और मंगल—के निर्माण और विकास की अच्छी समझ है। हालांकि, वर्तमान मॉडल, जिसमें “प्लैनेटिसिमल्स” के रूप में जाने जाने वाले क्षुद्रग्रह जैसी वस्तुओं की टकराव और संचय और लाखों वर्षों में गैस की धीरे-धीरे संचयन शामिल है, गैस के दैत्य ग्रहों जैसे कि बृहस्पति और शनि या बर्फ के दैत्य ग्रह जैसे कि नेपच्यून और यूरेनस के निर्माण को पूरी तरह से स्पष्ट नहीं करता।
ये विशाल ग्रह सूर्य से इतनी दूर बन गए हैं कि उनकी विशालता का कारण स्पष्ट नहीं होता, विशेष रूप से बाहरी बर्फ के दैत्य ग्रहों का निर्माण तो और भी रहस्यमय है। बृहस्पति पृथ्वी से 15 गुना दूर है, और नेपच्यून हमारे तारे से पृथ्वी की दूरी से 30 गुना अधिक दूर है।
वैज्ञानिकों का कहना है कि उनका मॉडल ग्रह निर्माण के लिए आवश्यक सभी भौतिक प्रक्रियाओं को शामिल करने वाला पहला है।
“यह पहली बार है जब एक सिमुलेशन ने दिखाया है कि कैसे सूक्ष्म धूल विशाल ग्रहों में विकसित होती है,” टीम के सदस्य टॉमी ची हो लॉ ने एक बयान में कहा।
शोधकर्ताओं के सिमुलेशन से पता चलता है कि युवा तारों के चारों ओर गैस और धूल के डिस्क, जिसे “प्रोटोप्लानेटरी डिस्क” कहा जाता है, में अस्थिरताएं कई गैस दैत्य ग्रहों के तेजी से निर्माण को शुरू कर सकती हैं।
उनके निष्कर्ष हाल की युवा एक्स्ट्रासोलर ग्रहों या “एक्सोप्लानेट्स” के अवलोकनों के साथ अच्छी तरह से मेल खाते हैं, और यह संकेत कर सकते हैं कि दैत्य ग्रह कहीं अधिक तेजी से और अधिक कुशलता से बन सकते हैं जितना पहले सोचा गया था।
यहां तक कि दैत्य ग्रह भी छोटे रूप में शुरू होते हैं।
युवा तारे विशाल अंतरतारकीय गैस और धूल के बादलों में घनी जगहों के बनने से जन्म लेते हैं। जब यह तारा अधिक सामग्री एकत्र करता है, तो यह अंततः इतना भारी हो जाता है कि न्यूक्लियर फ्यूजन शुरू कर देता है, जो तारे की “मुख्य अनुक्रम” जीवनकाल को चिह्नित करता है।
प्रोटोप्लानेटरी डिस्क में बची हुई सामग्री सपाट हो जाती है और एक प्रोटोप्लानेटरी डिस्क बनाती है, जिससे ग्रहों का निर्माण होता है। टीम का मॉडल सुझाव करता है कि मिलिमीटर आकार की धूल के कण गैस और धूल की अशांत प्रोटोप्लानेटरी डिस्क में एकत्रित होते हैं, जो धूल को पकड़ लेते हैं और इसे केंद्र की प्रोटोस्टार की ओर गिरने से रोकते हैं। यह एक छोटे क्षेत्र में ग्रह निर्माण के लिए आवश्यक स्थिति को उत्पन्न करता है।
“जब एक ग्रह इतना बड़ा हो जाता है कि गैस डिस्क को प्रभावित करता है, तो यह डिस्क के बाहर धूल के पुनः समृद्धि को प्रेरित करता है,” LMU में थियॉरिटिकल एस्ट्रोफिजिक्स के प्रोफेसर टिल बर्नस्टील ने कहा। “ग्रह धूल को—एक शेफडॉग अपने झुंड को हांकते हुए—अपनी कक्षा के बाहर के क्षेत्र में धकेलता है।”
यह प्रक्रिया ग्रहों को उनके तारे से 200 गुना दूर तक बनने की अनुमति दे सकती है, जो सौर मंडल के विशाल ग्रहों के 4.5 अरब वर्ष पहले के निर्माण की व्याख्या कर सकती है। मॉडल यह भी सुझाव करता है कि सौर मंडल में ग्रह निर्माण नेपच्यून के बाद समाप्त हो गया क्योंकि ग्रह निर्माण के ब्लॉक्स समाप्त हो गए थे।
सिमुलेशन के परिणाम एटाकामा लार्ज मिलिमीटर/
सबमिलिमीटर एरे (ALMA) द्वारा किए गए युवा ग्रह प्रणालियों के अवलोकनों से मेल खाते हैं। यह शोध न केवल हमारे सौर मंडल में विशाल ग्रहों के निर्माण और विकास को समझने में मदद कर सकता है, बल्कि यह मिल्की वे गैलेक्सी में एक्सोप्लानेट्स की विविधता के बारे में भी जानकारी प्रदान कर सकता है।