|
Модель, объясняющая быстрое формирование планет
|
|
|
|
Наша солнечная система является нашим ближайшим космическим соседом. Мы хорошо знаем это: солнце в центре; затем каменистые планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс; затем пояс астероидов; за ним следуют газовые гиганты Юпитер и Сатурн; затем ледяные гиганты Уран и Нептун; и, наконец, пояс Койпера с его кометами.
|
|
|
|
Но насколько хорошо мы на самом деле знаем свой дом? Предыдущие теории предполагали, что планеты-гиганты образуются в результате столкновений и скопления астероидоподобных небесных тел, так называемых планетезималей, и последующей аккреции газа в течение миллионов лет. Однако эти модели не объясняют ни существование газовых гигантов, расположенных далеко от своих звезд, ни образование Урана и Нептуна.
|
|
От пылинки к планете-гиганту
|
|
|
|
Астрофизики из LMU, кластера ORIGINS и MPS разработали первую в истории модель, включающую все необходимые физические процессы, которые играют роль в формировании планет. Используя эту модель, они показали, что кольцевые возмущения в протопланетных дисках, так называемых субструктурах, могут спровоцировать быстрое образование множества газовых гигантов.
|
|
|
|
Результаты исследования соответствуют последним наблюдениям и указывают на то, что формирование планет-гигантов могло происходить более эффективно и быстро, чем считалось ранее. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
|
|
|
С помощью своей модели исследователи демонстрируют, как частицы пыли размером в миллиметр аэродинамически накапливаются в турбулентном газовом диске и как это первоначальное возмущение в диске задерживает пыль и предотвращает ее исчезновение в направлении звезды. Это накопление делает рост планет очень эффективным, поскольку на компактной территории внезапно оказывается много "строительного материала" и создаются подходящие условия для формирования планет.
|
|
|
|
"Когда планета становится достаточно большой, чтобы оказывать влияние на газовый диск, это приводит к дальнейшему обогащению диска пылью", - объясняет Тил Бирнстил, профессор теоретической астрофизики в LMU и член кластера передового опыта ORIGINS. "В процессе этого планета загоняет пыль — подобно овчарке, преследующей свое стадо, — в область за пределами своей собственной орбиты".
|
|
|
|
Процесс начинается заново, изнутри наружу, и может образоваться еще одна планета-гигант. "Это первый случай, когда с помощью моделирования удалось проследить процесс превращения мелкой пыли в планеты-гиганты", - отмечает Томми Чи Хо Лау, ведущий автор исследования и докторант LMU.
|
|
Разнообразие газовых гигантов в нашей и других солнечных системах
|
|
|
|
В нашей солнечной системе газовые гиганты расположены на расстоянии примерно от 5 астрономических единиц (Юпитер) до 30 астрономических единиц (Нептун) от Солнца. Для сравнения, Земля находится примерно в 150 миллионах километров от Солнца, что эквивалентно 1 астрономической единице.
|
|
|
|
Исследование показывает, что в других планетных системах возмущение может привести в движение процесс на гораздо больших расстояниях и при этом происходить очень быстро. В последние годы такие системы часто наблюдались радиообсерваторией ALMA, которая обнаружила газовые гиганты в молодых дисках на расстоянии более 200 а.е. Однако модель также объясняет, почему в нашей солнечной системе, по-видимому, перестали формироваться дополнительные планеты после Нептуна: строительный материал был просто израсходован.
|
|
|
|
Результаты исследования соответствуют текущим наблюдениям за молодыми планетными системами, которые имеют ярко выраженные субструктуры в своих дисках. Эти субструктуры играют решающую роль в формировании планет. Исследование показывает, что формирование планет-гигантов и газовых гигантов происходит с большей эффективностью и скоростью, чем предполагалось ранее.
|
|
|
|
Эти новые открытия могли бы улучшить наше понимание происхождения и развития планет-гигантов в нашей Солнечной системе и объяснить разнообразие наблюдаемых планетных систем.
|
|
|
|
Источник
|
