|
Как в молодых звездных скоплениях формируются планеты
|
|
|
|
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, проливает новый свет на таинственное происхождение свободно плавающих объектов с планетарной массой (PMO) - небесных тел, массы которых находятся между звездами и планетами. Международная команда астрономов под руководством доктора Дэн Хунпина из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук использовала передовые методы моделирования, чтобы раскрыть новый процесс формирования этих загадочных объектов. Исследование предполагает, что PMO могут образовываться непосредственно в результате интенсивных взаимодействий между околозвездными дисками в молодых звездных скоплениях.
|
|
Загадка объектов планетарной массы-изгоев
|
|
|
|
ПМО (PMO) - это космические кочевники, свободно дрейфующие в космосе и не привязанные ни к одной звезде. Масса этих объектов в 13 раз меньше массы Юпитера. Их часто можно наблюдать в молодых звездных скоплениях, таких как Трапециевидное скопление в Орионе. Хотя их существование хорошо задокументировано, их происхождение долгое время ставило ученых в тупик.
|
|
|
|
Предыдущие теории предполагали, что PMO могут быть вышедшими из строя звездами или планетами, выброшенными из своих солнечных систем. Однако эти модели не в состоянии объяснить большое количество PMO, их частые двойные соединения и их синхронное движение со звездами внутри скоплений.
|
|
|
|
|
|
|
"PMO не совсем вписываются в существующие категории звезд или планет", - сказал доктор Дэн, автор исследования. "Наше моделирование показывает, что они, вероятно, образуются в результате совершенно другого процесса, связанного с хаотической динамикой молодых звездных скоплений".
|
|
|
|
Космическое перетягивание каната: как диски сталкиваются, создавая PMO
|
|
|
|
Используя гидродинамическое моделирование с высоким разрешением, исследователи воссоздали близкие столкновения между двумя околозвездными дисками - вращающимися кольцами из газа и пыли, окружающими молодые звезды. Когда эти диски сталкиваются со скоростью 2-3 км/с на расстояниях 300-400 астрономических единиц (AU), их гравитационные взаимодействия растягивают и сжимают газ, образуя вытянутые "приливные мосты".
|
|
|
|
Эти приливные перемычки в конечном итоге распадаются на плотные нити, которые в дальнейшем распадаются на компактные ядра. Когда эти нити достигают критической массы, они образуют PMO, масса которых примерно в десять раз превышает массу Юпитера.
|
|
|
|
Моделирование также показало, что до 14% PMO формируются парами или триплетами с разницей в 7-15 а.е., что объясняет высокую частоту двойных PMO в некоторых кластерах. Частые столкновения дисков в плотных средах, таких как скопление Трапеция, могут привести к образованию сотен PMO, что объясняет наблюдаемый переизбыток.
|
|
|
|
Почему PMO уникальны
|
|
|
|
PMO различаются по своему образованию. В отличие от выброшенных планет, они движутся синхронно со звездами в своих скоплениях и получают материал из внешних областей околозвездных дисков.
|
|
|
|
Это приводит к уникальному составу PMO, отражающему бедные металлами окраины этих дисков, где тяжелых элементов мало. Многие PMO также содержат газовые диски диаметром до 200 а.е., что позволяет предположить возможность образования лун или даже планет вокруг этих объектов-изгоев.
|
|
|
|
"Это открытие частично меняет наше представление о космическом разнообразии", - сказал соавтор исследования профессор Дж. Лусио Майер (Lucio Mayer) из Цюрихского университета: "PMO могут представлять собой третий класс объектов, которые образуются не из исходного материала звездообразующих облаков или в результате процессов формирования планет, а скорее из гравитационного хаоса столкновений дисков".
|
|
|
|
Команда, в которую входят исследователи из Университета Гонконга, Шанхайской астрономической обсерватории, Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Цюрихского университета, планирует дальнейшие исследования для изучения химического состава и структуры дисков PMOs.
|
|
|
|
Предстоящие исследования PMOs в различных кластерах укрепят теорию их формирования и популяционных свойств.
|
|
|
|
Источник
|
