Gezegen öncesi disk

Gezegen öncesi disk (ön gezegen diski, İngilizce protoplanetary disk), yeni oluşmuş genç bir yıldızın, örneğin bir T Tauri yıldızının ya da Herbig Ae/Be yıldızının çevresinde dönen yoğun gaz ve toz diskidir. Gezegenlerin hammaddesi bu diskte bulunur. Diskler 1000 astronomik birime varan yarıçaplara ulaşabilir, ama son derece incedir: dikey kalınlıkları yarıçaplarının çok küçük bir kesridir ve kütleleri merkezdeki yıldızın kütlesinden çok daha azdır.

Nasıl oluşur?

Yıldızlar, çoğunlukla molekül hâlindeki hidrojenden oluşan molekül bulutlarında doğar. Bulutun bir parçası belirli bir boyut, kütle ya da yoğunluğa ulaşınca kendi çekimiyle çökmeye başlar. Çöken buluttaki gelişigüzel gaz hareketleri zamanla ortalamaya döner ve bulut, toplam açısal momentumunun doğrultusunda dönmeye başlar. Açısal momentumun korunumu yüzünden bulut küçüldükçe dönüşü hızlanır; tıpkı hamuru döndürerek açılan bir pizza gibi yassılaşır.

Neden küre değil de disk? Çünkü dönmenin yarattığı merkezkaç etkisi çekime yalnızca yarıçap doğrultusunda direnir; dönme eksenine paralel doğrultuda bulut serbestçe çökmeye devam eder. Sonuçta gaz basıncıyla desteklenen ince bir disk ortaya çıkar. İlk çöküş 100.000 yılı aşkın bir süre alır; ardından yıldız görünür hâle gelir. Diskten yıldıza gaz akışı yaklaşık 10 milyon yıl daha sürer, sonra disk ya yıldız rüzgârıyla savrulur ya da ışımayı bırakır. Bilinen en yaşlı gezegen öncesi disk 25 milyon yaşındadır.

Diskin içinde neler olur?

Diskin kütlesine gaz hâkimdir, ama toz taneleri diskin evriminde belirleyici rol oynar. Toz, diskin orta düzlemini yüksek enerjili ışınımdan korur ve burada manyetik türbülansın durduğu bir "ölü bölge" oluşur; bu bölge diskteki madde akışını yavaşlatabilir. Yalnızca diskin en iç kısımları 1000 kelvinin üzerine çıkar. Elektrostatik ve kütleçekimsel etkileşimler toz ve buz tanelerini bir araya getirir; böylece hem kayalık hem dev gezegenlerin yapıtaşları olan gezegenciklere (planetesimal) ulaşılır. Jüpiter, Satürn ve Uranüs'ün bazı uydularının da gezegenlerin çevresindeki daha küçük benzer disklerde doğduğu düşünülür.

Disklerin ince olması, gezegenlerin neden aşağı yukarı aynı düzlemde, ekliptik çevresinde dolandığını da açıklar. Güneş Sistemi'nin kendisi de böyle bir diskten doğmuştur; bu fikre bulutsu hipotezi denir.

Örnekler ve gözlemler

• HL Tauri: Yaklaşık 450 ışık yılı (140 parsek) uzaklıkta, Boğa takımyıldızında, 100.000 yıldan genç bir yıldız. ALMA'nın 2014'te kamuoyuyla paylaştığı görüntü, diskte boşluklarla ayrılmış iç içe parlak halkalar gösterdi. Bu karanlık bantlar oluşmakta olan gezegenlerin izi olabilir; disk beklenenden çok daha gelişmiş göründüğü için gezegen oluşumunun sanılandan hızlı ilerleyebileceği düşünüldü. 2024'te ALMA bu diskte 3,7 Dünya okyanusu değerinde su buharı buldu.
• Orion Bulutsusu'ndaki diskler: Hubble Uzay Teleskobu, Orion Bulutsusu'nda oluşmakta olan diskler buldu. Dışarıdan aydınlatılıp buharlaşan bu disklere proplyd denir.
• DSHARP taraması: Yüksek Açısal Çözünürlük Projesi (DSHARP) 20 gezegen öncesi diski ayrıntılı biçimde görüntüledi. Yaklaşık 370 ışık yılı uzaktaki genç HD 141569A yıldızının çevresinde de iç içe halkalar görülmüştür.

Verileri göster

Disk yarıçapı	1000 AU'ya kadar
İlk çöküş süresi	100.000 yıldan uzun
Yıldıza gaz akışı	yaklaşık 10 milyon yıl
Bilinen en yaşlı disk	25 milyon yıl
HL Tauri uzaklığı	yaklaşık 450 ışık yılı
HL Tauri'deki su buharı	3,7 Dünya okyanusu

Sık karıştırılanlar

• Yığılma diski: Kara deliklerin ve kompakt yıldızların çevresindeki yığılma diskleri çok daha sıcaktır ve çok daha hızlı döner. Bazı kaynaklar gezegen öncesi diski yığılma diskinin bir türü sayar, bazıları ayrı tutar.
• Enkaz diski: Vega ve Fomalhaut gibi yıldızların çevresindeki gazı az, tozlu diskler "gezegen öncesi" değildir; daha ileri bir evreyi temsil eder. Toz taneleri kısa ömürlü olduğu için bu tozun gezegenciklerin çarpışmasıyla sürekli yenilendiği düşünülür; asteroit ve Kuiper kuşağının benzerleridir.
• Ön gezegenimsi bulutsu: Adı benzese de yaşlanan bir yıldızın gezegenimsi bulutsuya dönüşmeden hemen önceki evresidir; gezegen oluşumuyla ilgisi yoktur.