Так было и в Солнечной системе: астрономы раскрыли «секретный рецепт» быстрого роста планет

Ученые, вероятно, открыли секрет быстрого роста планет, который позволяет некоторым мирам быстро расти внутри дисков пыли и газа, окружающих молодые звезды. Эта модель может иметь особую ценность для понимания роста гигантских планет Солнечной системы, сообщает Space.com.

Ученые уже знают, как формировались и развивались каменистые планеты в нашей системе: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Но существующая модель столкновений так называемых планетезималей и аккреции газа на протяжении миллионов лет оставляет много загадок, когда дело касается газовых гигантов Юпитера и Сатурна, а также ледяных гигантов, Нептуна и Урана.

Гиганты сформировались слишком далеко от Солнца, поэтому не могли вырасти такими массивными. Юпитер находится в 15 раз дальше от Солнца, чем наша планета, а Нептун находится в 30 раз дальше от нашей звезды, чем Земля. А рост ледяных гигантов и вовсе ставит ученых в тупик.

Чтобы помочь решить эту планетарную загадку, группа ученых из кластера ORIGINS Excellence Cluster, Института исследований солнечной системы имени Макса Планка (MPS) и Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана (LMU) разработали новую модель эволюции планет, которая могла бы объяснить эти очевидные несоответствия.

По словам ученых, их модель является первой, которая учитывает все физические процессы, необходимые для формирования планет.

«Это первый случай, когда моделирование отследило процесс, в ходе которого мелкая пыль превращается в гигантские планеты», — заявил один из ученых Томми Чи Хо Лау, докторант LMU.

При этом, результаты, полученные командой, согласуются с наблюдениями молодых планет за пределами Солнечной системы или экзопланетами. Они свидетельствуют о том, что планеты-гиганты могут формироваться гораздо быстрее, чем считается сейчас.

Молодые звезды рождаются, когда в огромных облаках межзвездного газа и пыли образуются сверхплотные пятна. По мере того, как этот газовый комок накапливает материал, он разрушается и порождает «протозвезду».

Это прародительское небесное тело продолжает накапливать материал до тех пор, пока его масса не станет достаточной для создания давления и температуры в его ядре, чтобы запустить ядерный синтез водорода в гелий. Этот процесс определяет продолжительность жизни звезды «главной последовательности».

Материал, который остается вокруг этой звезды, выравнивается, создавая протопланетный диск. Именно из этого диска газа и пыли и возникают планеты.

Модель команды предполагает, что частицы пыли размером с миллиметр аэродинамически накапливаются в турбулентном протопланетном диске. Это возмущение захватывает пыль и не дает ей направиться к центральной молодой звезде. Это стимулирует накопление планетарных «строительных блоков» в относительно небольшой области протопланетного диска. Это как раз те условия, которые необходимы для формирования планеты.

«Когда планета становится достаточно большой, чтобы влиять на газовый диск, это приводит к возобновлению обогащения пылью дальше в диске. В процессе планета вытесняет пыль — как овчарка, преследующая свое стадо — в область за пределами своей собственной орбиты», - объяснил один из исследователей Тиль Бирнштиль.

Это может привести к образованию планет, удаленных от своей звезды на расстояние в 200 раз больше расстояния между Землей и Солнцем, более чем достаточно, чтобы объяснить образование гигантских планет Солнечной системы около 4,5 миллиардов лет назад.

Модель также показывает, что планеты в Солнечной системе перестали появляться после «рождения» Нептуна потому что исчерпались запасы строительных блоков.

Ранее международная группа, которая состояла из более 50 исследователей, обнаружили планету размером с Землю, орбитальный период которой составляет всего 5,7 часа. Вероятно, что планета испытывает то, что называется приливным разрушением и в конечном итоге будет поглощена звездой.