Формирование планет происходит быстрее и проще, чем считалось — исследование
Наука

Формирование планет происходит быстрее и проще, чем считалось — исследование

28 февраля 2024 года, 12:53

То, что планеты рождаются из облаков пыли и газа, вращающихся вокруг молодых звезд, хорошо известно. Но насколько легко и естественно происходит этот процесс, может ли что-то ему серьезно помешать или, наоборот, поспособствовать? Именно этими вопросами задались двое японских астрофизиков, которые пришли к выводу, что формирование планет — гораздо более простой процесс, чем считалось ранее.

Основой будущих новых миров являются планетезимали — сгустки молодых пород по несколько километров в поперечнике. Но отправной точкой их формирования является коагуляция — столкновение в космосе мельчайших «пылинок» и их плотное прилипание друг к другу. Однако в случае большого сопротивления космической среды пыль вместо этого может собираться в большие, но довольно рыхлые комки — это называется «нестабильностью потока».

Чтобы понять, как сочетаются друг с другом эти два процесса, исследователи провели компьютерное моделирование того, что происходит в активных протопланетных дисках. В конечном итоге оно должно было дать ответ на вопрос, какой из них быстрее и вернее приводит к образованию планет.

Одной из переменных стал уровень «липкости» пылинок. «Некоторые исследования показали, что частицы пыли не такие липкие и что их рост может быть ограничен фрагментацией в областях планетообразования из-за высоких скоростей столкновения. Считается, что это один из барьеров, препятствующих росту пыли в направлении планетезималей», — заметил Реске Томинага.

Результат моделирования оказался крайне неожиданным. Выяснилось, что коагуляция и нестабильность потока не мешают друг другу, а, напротив, находятся в диалектической взаимосвязи, образуя вместе один самоподдерживающийся процесс. «Рост пыли повышает эффективность образования комков, в то время как более сильное образование комков способствует росту пыли», — объяснили физики.

Таким образом, одно из главных затруднений в изучении формирования планет оказалось преодолено. Более того, скорость этого процесса оказалась выше расчетной. «Если эти скопления достаточно массивны, планетезимали могут образоваться в результате гравитационного коллапса скопления», — подчеркнул Томинага.

В настоящий момент это наиболее простая и убедительная симуляция того, что происходит в активных протопланетных дисках вокруг молодых звезд. А значит, находя такие системы в Млечном Пути, астрофизики будут гораздо лучше теоретически «вооружены», чтобы отследить самые первые стадии рождения новых миров — возможно, в далеком будущем похожих на Землю.