Может быть несколько способов создать планету

Когда дело доходит до формирования планет, астрономы уже давно придерживаются того, что Кассандра Холл, астроном из Центра симуляционной физики Университета Джорджии, называет подходом «снизу вверх»: газы и пыль, вращающиеся вокруг молодой звезды, медленно накапливаются над ней. миллионы лет гравитация формирует из него круглое тело.

Но открытие, сделанное доктором Холл и ее коллегами, Оно было опубликовано в журнале Nature в этом месяце.предполагая, что картина может быть более сложной.

В звездной системе в 508 световых годах от Земли исследователи обнаружили условия, которые поддерживают альтернативный подход к формированию планет «сверху вниз», при котором плодородный материал, вращающийся вокруг молодой звезды, быстро коллапсирует в планету. Этот механизм, известный как гравитационная нестабильность, может объяснить существование массивных загадочных миров, которые, как известно, вращаются по широким орбитам вокруг относительно небольших звезд.

«Не было никаких убедительных доказательств того, что это происходило раньше», — написал доктор Холл в электронном письме. «Мы нашли это!»

Космическая материя, вращающаяся вокруг молодой звезды, полна потенциала, который может помочь в формировании планет. Этот материал известен как протопланетный диск, и этот диск обычно вращается под действием гравитации родительской звезды. Но если этот диск станет достаточно большим, на него может повлиять собственная гравитация, в результате чего зарождающаяся звездная система станет нестабильной. На диске появляются области более высокой плотности в виде спиральных рукавов, похожих на форму вращающихся облаков во время ураганов.

«Звезда будет подобна глазу бури», — сказал Джесс Спиди, аспирант Университета Виктории в Канаде, который руководил исследованием под руководством астрофизика Рубинга Донга.

По словам г-жи Спиди, если этим рукам удастся втянуть достаточно материала, они могут распасться на комки, которые, в свою очередь, могут разрушиться с образованием гигантских газовых планет. Это может произойти всего за несколько сотен лет, а не за миллионы лет, как предполагалось для подхода «снизу вверх», известного как аккреция ядра.

«Эти две теории уже некоторое время ведут борьбу в астрономии. Мы впервые нашли убедительные доказательства того, что путь гравитационной нестабильности возможен», — сказала г-жа Спиди.

Гравитационно-неустойчивые диски могут быть недрами массивных планет, которые находятся слишком далеко от звезд-хозяев, чтобы их можно было объяснить аккрецией ядра. В 2022 году астрономы смогут определить, способны ли эти планеты расширяться или сжиматься. Сообщается, что Открытие протопланеты, в девять раз превышающей массу Юпитера, вращающейся вокруг звезды AB Возничего, звезды, возраст которой всего четыре миллиона лет. Планета формировалась на расстоянии 8,6 миллиардов миль от звезды – более чем в два раза больше расстояния между нашим Солнцем и Плутоном.

Подобные планеты были найдены и в других местах. «Почти невозможно объяснить их образование процессом «снизу вверх», — говорит доктор Холл. — Там не должно быть достаточно твердого материала для формирования этих объектов в соответствии с базовой моделью аккреции».

В 1980-х годах астрономы выдвинули идею о том, что гравитационная нестабильность может привести к появлению этих нетрадиционных планет. Но они не смогли найти способа доказать это. В моделировании, опубликованном в 2020 году, Доктор Холл и ее коллеги показали Скорость материи в гравитационно-неустойчивом диске меняется по четкой закономерности.

Спустя годы ее команда направила Большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Атакамы, радиотелескоп в Чили, на звезду AB Возничего и обнаружила точную подпись, предсказанную моделированием.

Ли Хартман, астроном из Мичиганского университета, не принимавший участия в работе, сказал, что новое исследование «вполне правдоподобно», добавив: «Но я думаю, что есть некоторые детали, которые еще необходимо прояснить, чтобы сделать это исследование полностью убедительным. .»

Доктор Хартманн добавил, что даже если результаты верны, они лишь доказывают, что гравитационная нестабильность — это то, что имеет место, а не то, что она приводит к образованию планет. Причина может заключаться в том, что этот механизм помогает ядру накапливаться.

Доктор Холл считает маловероятным, что этот сценарий является ни тем, ни другим.

«На самом деле мы ожидаем, что все среды, в которых формируются планеты, проходят через гравитационно-неустойчивую фазу», когда планеты могут формироваться посредством гравитационного коллапса и аккреции ядра, — сказала она.

В будущем астрономы, возглавлявшие исследование, планируют искать признаки гравитационной нестабильности в других молодых звездных системах. В конце концов они также надеются найти признаки этого механизма в полностью сформировавшихся мирах.

Г-жа Спиди с нетерпением ждет возможности узнать больше о разнообразии планет, различных способах их формирования и о том, что это может рассказать о нашей Солнечной системе.

«Я думаю, что Вселенная, вероятно, более креативна, чем человеческий разум», — сказала она. «Нас интересуют открывающиеся здесь возможности».