|
Экзопланетные системы с компактными орбитами
|
|
|
|
Формирование звезд и планет в основном рассматривалось как отдельные последовательные процессы. Но в новом исследовании ученые из Юго—Западного исследовательского института (SwRI) смоделировали другой сценарий, при котором планеты начинают развиваться рано — на заключительных стадиях звездообразования, а не после окончания этой фазы, как предполагалось ранее. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
|
|
|
|
Среди многих тысяч известных экзопланет существует большое количество компактных систем, каждая из которых имеет несколько планет, вращающихся очень близко к своей центральной звезде. Это контрастирует с нашей солнечной системой, в которой нет планет, вращающихся ближе, чем Меркурий.
|
|
|
|
Интересно, что в компактных системах общая масса планет в каждой системе относительно массы звезды-хозяина удивительно одинакова в сотнях систем. Причина такого общего соотношения масс остается загадкой.
|
|
|
|
Доктор Ралука Руфу (Raluca Rufu) и доктор Робин Канап (Robin Canup) из отдела науки и исследований Солнечной системы SwRI в Боулдере, штат Колорадо, использовали передовые методы моделирования, которые показали, что сохранившиеся планеты раннего формирования соответствуют множеству наблюдаемых особенностей компактных систем, включая как узкие орбиты планет, так и общее соотношение масс. Ранний рост планет также согласуется с предыдущими наблюдениями дисков вокруг молодых звезд, сделанными телескопом Atacama Large Millimeter Array (ALMA).
|
|
|
|
|
|
|
"Компактные системы - одна из величайших загадок науки об экзопланетах", - сказал Руфу, научный сотрудник Sagan и ведущий автор Nature Communications, описывающий это исследование. "Они содержат множество скалистых планет одинакового размера, похожих на горошины в стручке, и общее соотношение масс, которое сильно отличается от соотношения масс планет нашей Солнечной системы".
|
|
|
|
"Интересно, что общее соотношение масс, наблюдаемое в компактных экзопланетных системах, аналогично соотношению масс спутниковых систем наших газовых планет. Считается, что эти спутники появились, когда газовые планеты завершили свое формирование. Это, по-видимому, является убедительным доказательством того, что компактные системы могут отражать аналогичный базовый процесс", - сказал Кануп.
|
|
|
|
Звезда образуется, когда молекулярное облако газа и пыли сжимается под действием собственной гравитации. Когда вещество из облака попадает к центральной звезде, оно сначала оседает в околозвездном диске, вращающемся вокруг звезды. После окончания падения диск сохраняется в течение нескольких миллионов лет, прежде чем его газ рассеивается. Формирование планет внутри диска начинается со столкновений и накопления частиц пыли и заканчивается гравитационным объединением планет.
|
|
|
|
"Традиционно считалось, что формирование планет началось после окончания звездопада. Однако недавние наблюдения с помощью ALMA убедительно свидетельствуют о том, что аккреция, или формирование, планет может начаться и раньше", - сказал Руфу. "Мы предполагаем, что компактные системы являются сохранившимися остатками аккреции планет, которая произошла на заключительных этапах падения".
|
|
|
|
Новое численное моделирование показывает, что во время падения растущие планеты накапливают каменистый материал, в то время как их орбиты постепенно закручиваются внутрь благодаря взаимодействию с окружающим газовым диском.
|
|
|
|
По мере того, как планета набирает массу, ее перемещение по внутренней орбите ускоряется, так что планеты, масса которых превышает критическую, падают на звезду и поглощаются ею. Такой баланс между ростом и потерей планет приводит к образованию планет одинакового размера с характерными массами, определяемыми условиями падения и диска.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что планеты, которые срастаются во время падения, могут выжить до тех пор, пока газовый диск не рассеется и орбитальная миграция не закончится", - сказал Канап. "Важно отметить, что в широком диапазоне условий масса выживших систем пропорциональна массе звезды-хозяина, что является первым объяснением сходных соотношений масс наблюдаемых многопланетных компактных систем".
|
|
|
|
Предполагаемый процесс похож на то, как вокруг планет-гигантов, таких как Юпитер, могут образовываться спутники. Спутники растут внутри диска, окружающего планету, который питается за счет попадания газа и пыли с околозвездного диска.
|
|
|
|
Ключевое различие заключается во времени: лунообразующие диски быстро рассеиваются после прекращения падения, в то время как планетообразующие диски вокруг звезд могут сохраняться до нескольких миллионов лет. Это незначительное различие приводит к несколько меньшему соотношению масс для компактных планетных систем, чем для систем газовых планет-спутников.
|
|
|
|
"Приятно видеть, что процесс ранней сборки на новых дисках может работать аналогичным образом в самых разных масштабах", - отмечает команда.
|
|
|
|
Источник
|
