Вчені, ймовірно, відкрили секрет швидкого росту планет, який дозволяє деяким світам швидко зростати всередині дисків пилу та газу, що оточують молоді зірки. Ця модель може мати особливу цінність для розуміння зростання гігантських планет Сонячної системи, повідомляє Space.com.
Вчені вже знають, як формувалися та розвивалися кам'янисті планети в нашій системі: Меркурій, Венера, Земля та Марс. Але існуюча модель зіткнень так званих планетезималей та акреції газу протягом мільйонів років залишає багато загадок, коли справа стосується газових гігантів Юпітера та Сатурна, а також крижаних гігантів, Нептуна та Урану.
Гіганти сформувалися надто далеко від Сонця, тому не могли вирости такими масивними. Юпітер знаходиться у 15 разів далі від Сонця, ніж наша планета, а Нептун знаходиться у 30 разів далі від нашої зірки, ніж Земля. А зростання крижаних гігантів і зовсім ставить вчених у безвихідь.
Щоб допомогти вирішити цю планетарну загадку, група вчених із кластера ORIGINS Excellence Cluster, Інституту досліджень сонячної системи імені Макса Планка (MPS) та Мюнхенського університету імені Людвіга-Максіміліана (LMU) розробили нову модель еволюції планет, яка могла б пояснити ці очевидні невідповідності.
За словами вчених, їхня модель є першою, яка враховує всі фізичні процеси, необхідні для формування планет.
«Це перший випадок, коли моделювання відстежило процес, під час якого дрібний пил перетворюється на гігантські планети», — заявив один із учених Томмі Чі Хо Лау, докторант LMU.
При цьому результати, отримані командою, узгоджуються зі спостереженнями молодих планет за межами Сонячної системи або екзопланет. Вони свідчать, що планети-гіганти можуть формуватися набагато швидше, ніж вважається зараз.
Молоді зірки народжуються, коли у величезних хмарах міжзоряного газу та пилу утворюються надщільні плями. У міру того, як ця газова грудка накопичує матеріал, вона руйнується і породжує «протозірку».
Це прабатьківське небесне тіло продовжує накопичувати матеріал доти, поки його маса не стане достатньою для створення тиску та температури в його ядрі, щоб запустити ядерний синтез водню в гелій. Цей процес визначає тривалість життя зірки «головної послідовності».
Матеріал, що залишається довкола цієї зірки, вирівнюється, створюючи протопланетний диск. Саме з цього диска газу та пилу і виникають планети.
Модель команди передбачає, що частинки пилу розміром з міліметр аеродинамічно накопичуються в протопланетному турбулентному диску. Це обурення захоплює пил і не дає йому попрямувати до центральної молодої зірки. Це стимулює накопичення планетарних «будівельних блоків» у відносно невеликій області протопланетного диска. Це ті умови, які необхідні для формування планети.
«Коли планета стає досить великою, щоб впливати на газовий диск, це призводить до відновлення збагачення пилом далі в диску. У процесі планета витісняє пил - як вівчарка, яка переслідує свою череду - в область за межами своєї власної орбіти», - пояснив один із дослідників Тіль Бірнштиль.
Це може призвести до утворення планет, віддалених від своєї зірки на відстань у 200 разів більше відстані між Землею та Сонцем. І це може пояснити утворення гігантських планет Сонячної системи близько 4,5 мільярда років тому.
Модель також показує, що планети в Сонячній системі перестали з'являтися після народження Нептуна, тому що вичерпалися запаси будівельних блоків.
Раніше міжнародна група, що складалася з понад 50 дослідників, виявили планету розміром із Землю, орбітальний період якої становить лише 5,7 години. Ймовірно, що планета зазнає те, що називається приливним руйнуванням і зрештою буде поглинена зіркою.