В невесомости воспроизвели ключевой процесс, запускающий образование планет
Ученые впервые экспериментально подтвердили один из ключевых механизмов, который может помогать пыли собираться в зачатки будущих планет. Для этого им пришлось поднять установку в небо и проводить эксперименты в условиях кратковременной невесомости.
Планеты рождаются в протопланетных дисках — огромных облаках газа и пыли вокруг молодых звезд. Ранние этапы этого процесса описаны достаточно хорошо: мельчайшие частицы сталкиваются и слипаются, вырастая до размеров песчинок и гальки. На поздних этапах картина тоже понятна: уже сформировавшиеся крупные тела сталкиваются и постепенно собираются в планеты.
Проблема возникает на промежуточном этапе. Когда частицы достигают размеров от сантиметров до десятков метров, их дальнейший рост резко замедляется. При столкновениях они чаще отскакивают друг от друга, разрушаются или постепенно теряются, дрейфуя к звезде. Этот барьер роста десятилетиями оставался проблемой в теории формирования планет.
Теоретики давно предполагали, что выход есть: смесь газа и пыли в диске ведет себя как жидкость, а значит, в ней могут возникать нестабильности — своего рода «завихрения», которые собирают частицы в более плотные облака. Одну из таких нестабильностей связывают со сдвигом потоков газа: когда слои движутся с разной скоростью, между ними возникает турбулентность, которая может сжимать пыль.
Чтобы проверить эту идею, исследователи провели серию экспериментов в условиях микрогравитации во время параболических полетов. Самолет набирает высоту и затем пикирует — в этот момент внутри на несколько секунд возникает невесомость. В эти короткие интервалы ученые наблюдали, как ведет себя смесь пыли и разреженного газа.
Эксперимент показал: такие нестабильности действительно возникают даже в очень разреженной среде, похожей на условия в протопланетных дисках. В потоке формируются характерные структуры — первые признаки того, что вещество начинает собираться в плотные области. Правда, времени невесомости оказалось недостаточно, чтобы проследить процесс до конца. Ученые видят начало формирования структур, но не могут наблюдать, как они превращаются в полноценную турбулентность и дальше — в зачатки планет.
Следующий шаг — более длительные эксперименты, например, на орбите. Там можно будет наблюдать процесс непрерывно и понять, как именно из облака пыли рождаются астероиды и планеты.
Наш подробный материал про экзопланеты — планеты за пределами Солнечной системы — можно прочитать здесь.
Иллюстрация WilyD / Wikimedia
Самое популярное
