|
Формирующиеся планеты в протопланетных дисках
|
|
|
|
Примерно 5 миллиардов лет назад Земля находилась в процессе формирования. Газ и пыль собрались на протопланетном диске молодого Солнца, вероятно, под действием резонансного гравитационного притяжения Юпитера и других крупных миров. Можно представить, что при формировании Земли она очистила свою орбиту от мусора, оставив в диске брешь, видимую за световые годы. Хотя мы знаем, что эта история достаточно точна, идея о том, что такие планеты, как Земля, всегда зачищают дыры в протопланетном диске, скорее всего, неверна. На протяжении десятилетий идея формирования планет из обломков молодых звезд подтверждалась изображениями дисков вокруг звезд, таких как Фомо, с низким разрешением. Газ и пыль, окружающие молодые звезды, часто холодные и слабые, что затрудняет их изучение. Но современные радиотелескопы, такие как ALMA, теперь получили подробные изображения этих дисков. Многие из них имеют кольцевые промежутки, в основном свободные от обломков, а некоторые из этих промежутков содержат видимые протопланеты.
|
|
|
|
Таким образом, общее мнение состоит в том, что пробелы в диске указывают на наличие планет, даже если мы не можем наблюдать их напрямую. Но новое исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysicals, показывает, что все гораздо сложнее. Команда изучила модели ранних дисков N-тел, в которых от трех до семи протопланет взаимодействуют с газом, пылью и галькой внутри диска. Их модель достаточно сложна, чтобы посмотреть не только на то, как эти планеты аккумулируют материю и растут, но также на то, как планеты могут мигрировать по орбитам посредством гравитационных взаимодействий и как взаимодействия с диском могут изменить форму орбиты или ее ориентацию относительно диска. Они моделировали эти системы в течение 100 миллионов лет, чего достаточно, чтобы изучить, как планеты могут выйти на стабильные орбиты.
|
|
|
Одна из вещей, которую они обнаружили, заключалась в том, что внутри молодого диска пять-семь протопланет быстро развивают нестабильные орбиты. Согласно их моделированиям, стабильность исчезла в течение 40 000 лет, что является мгновением космического ока. Планетам потребуется гораздо больше времени, чтобы заполнить брешь в диске. Это означает, что там, где мы видим пять или более пробелов в протопланетном диске, они не могут быть заполнены планетами. Вполне возможно, что кольца вызваны орбитальными резонансами особенно большой планеты, подобно тому, как Юпитер предотвращал образование планет внутри пояса астероидов.
|
|
|
|
Другое открытие заключалось в том, что орбиты планет могут мигрировать и резко смещаться, что опять же не позволит им расчистить свой орбитальный путь. В частности, меньшие миры, вероятно, проводят свои первые дни, перемещаясь по диску хаотическим образом. Наша молодая Земля, вероятно, значительно мигрировала во время своего формирования, проводя большую часть своего времени скрытой среди газа и пыли, а не видимой в промежутке. Это означает, что мы часто не увидим формирования земных миров в протопланетном диске, поскольку мы не можем выделить их из общего свечения диска. Все это означает, что мы не можем установить простую связь между количеством и размером промежутков, наблюдаемых в ранних планетарных дисках, и количеством и распределением экзопланет, которые мы видим в развитых звездных системах. Формирование планет — это сложный танец, и хотя мы знаем некоторые шаги, нам еще многому предстоит научиться.
|
|
|
|
Источник
|
