Астрофизики смогли объяснить, как появились гигантские планеты в Солнечной системе

Фото: phys.org

Солнечная система состоит из каменистых планет, Меркурия, Венеры, Земли, Марса, и газовых и ледяных гигантов, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Предыдущие теории предполагали, что гигантские планеты образуются в результате столкновений похожих на астероиды тел под названием планетезимали. Затем происходит накопление газа в течение миллионов лет. Но эти теории не могут полностью объяснить ни существование газовых гигантов, расположенных далеко от своих звезд, ни образование Урана и Нептуна. Авторы исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, создали новую модель формирования планет, которая показывает, как могут быть созданы быстро газовые гиганты, пишет Phys.

Астрофизики разработали первую в истории модель, которая включает все необходимые для формирования планет физические процессы. Новая модель показывает, что субструктуры в протопланетном диске, называемые кольцевыми возмущениями, могут вызывать образование нескольких газовых гигантов в быстрой последовательности. Что особенно важно, эта модель совпадает с некоторыми наблюдениями молодых планетных систем, которые имеют субструктуры в своих дисках, играющие решающую роль в формировании планет.

Планеты образуются в нестабильных газовых дисках вокруг звезд. Ученые показывают, как мелкие частицы пыли накапливаются в диске и попадают в кольцевые возмущения. Авторы называют их миграционными ловушками. Поскольку частицы находятся в этих ловушках, то их не может к себе притянуть звезда.

Большое количество материала, из которого формируются планеты, накапливается в этих компактных областях в диске, что создает условия для быстрого формирования планет. Такое накопление частиц делает рост планет очень эффективным, поскольку внезапно в компактной области становится доступно много нужного материала и присутствуют подходящие условия для формирования планет.

Процесс эффективен, поскольку первые образующиеся газовые гиганты не позволяют пыли, необходимой для формирования следующей планеты, перемещаться к звезде. То есть появляется первый газовый гигант и остановится таким большим, что его гравитация приводит к накоплению частиц дальше в диске. В результате образуется следующий газовый гигант и так происходит до тех пор, пока в диске есть достаточно материала для формирования планет.

Астрономы уже обнаружили ранее вокруг молодых звезд газовые гиганты, которые находятся на расстоянии 200 а.е. от своей звезды (а.е. – астрономическая единица или 150 млн км). В Солнечной системе Юпитер находится примерно на расстоянии в 5 а.е. от Солнца, а Нептун — примерно 30 а. е. Астрофизики говорят, что их модель может объяснить все эти различные положения планет. Она также показывает, что в Солнечной системе перестали формироваться планеты после Нептуна, потому что весь материал был израсходован.

Исследование показывает, что в других планетных системах кольцевое возмущение может запустить процесс создание планет на гораздо больших расстояниях и все равно он происходит очень быстро. Новая модель показывает, что формирование газовых гигантов происходит с большей эффективностью и скоростью, чем предполагалось ранее.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform