Первое в мире 3D-моделирование, одновременно учитывающее движение и рост пыли вокруг молодой звезды, показало, что крупная пыль из центральной области может уноситься, а затем выбрасываться истечением газа. В конце концов, он спускается обратно к внешним областям диска, где он может позволить сформировать планетезимали. Процесс сравним с вулканическим «пепловым водопадом», при котором пепел, переносимый газом во время извержения, падает обратно в область вокруг вулкана. Эти результаты помогают объяснить наблюдаемые пылевые структуры вокруг молодых протозвезд.
Наблюдения с помощью ALMA (Atacama Large Millimeter/submmillimeter Array) выявили трещины в протопланетных дисках вокруг молодых звезд. Считается, что одной из причин образования этих колец является гравитационное взаимодействие планет. Однако некоторые кольца видны даже дальше, чем Нептун на орбите вокруг Солнца. На этих расстояниях должно быть мало пыли, необходимой для образования планет. Более того, ожидается, что пыль будет двигаться к центральной области диска по мере своего роста. Так что, как планеты могут формироваться в таких внешних областях диска, остается загадкой.
Исследовательская группа под руководством Юсуке Цукамото из Университета Кагосима использовала ATERUI II, самый мощный в мире суперкомпьютер для астрономических вычислений в Японской национальной астрономической обсерватории, для проведения первого в мире трехмерного моделирования движения и роста пыли в протопланетном диске. Команда обнаружила, что крупные частицы пыли, выросшие в центральной области, могут переноситься перпендикулярно диску потоками газа, известными как биполярный поток, от диска. Затем эта пыль дрейфует из истечения, и сила тяжести притягивает ее обратно к внешней части диска. Комментарий Цукамото: Жизнь в Кагосиме, в тени действующего вулкана Mt. Сакурадзима, я, естественно, подумал о выпадении вулканического пепла, когда увидел результаты симуляции.
Моделирование показывает, что этот «звездный пеплопад» может обогатить крупную пыль во внешней области протопланетного диска и способствовать образованию планетезималей , что в конечном итоге может привести к образованию планет.