Вчені відкрили новий спосіб формування планет

Володимир Маркопольский 24, Березень 2021, 15:24 113

Переважна теорія планетоутворення передбачає менший відсоток планет проміжної маси, від 3 до 20 земних, у порівнянні з спостережуваним. Нова теорія вирішує цю проблему.

За останні 25 років вчені відкрили понад 4000 планет за межами нашої Сонячної системи, від відносно невеликих кам’яних і водних світів до гарячих газових гігантів. Це розмаїття не стало несподіваним і цілком вкладається в комп’ютерні моделі формування планет.

Але спостережуваний розподіл планетних мас планет, більшість з яких потрапили в категорію проміжних, не подавався теоретичному поясненню. І навіть в контексті Сонячної системи, утворення урану і Нептуна, з їх масою 14,54 і 17,15 земних було загадкою.

Астрономи з університетів Цюріха і Кембриджа, пов’язаних зі швейцарським дослідницьким центром PlanetS, запропонували альтернативне пояснення цієї давньої загадки астрономії, підкріпивши його детальним моделюванням. Їх робота опублікована в журналі Nature Astronomy.

“Коли планети утворюються з протопланетного диска, що складається з газу і пилу, основним механізмом спочатку виступає гравітаційна нестабільність. Пил і газ в диску злипаються під дією сили тяжіння і утворюють щільні спіральні структури, які потім перетворюються в протопланети, і, в кінцевому підсумку, в планети. Цей процес знаходиться в рамках старої теорією.

Новим є уявлення про те, що на більш коротких відстанях — в масштабі протопланет на стадії їх формування, починають переважати магнітні поля. Ці магнітні поля збуджують газ і пил диска і таким чином додатково впливають на формування планет.

… які важко зрозуміти одночасно
Але відмінності в масштабі і природі гравітації і магнетизму роблять дві сили дуже складним завданням для інтеграції в одну модель планетарного утворення. До цих пір методи комп’ютерного моделювання, які добре відображали дію однієї з сил, погано працювали з іншого. Щоб досягти успіху, команда розробила нову техніку моделювання, яку вдалося реалізувати на потужному комп’ютері “Piz Daint” в швейцарському національному суперкомп’ютерному центрі (CSCS).

Вирішена загадка десятирічної давності?
За допомогою нової моделі вперше вдалося показати, що магнітні поля заважають зростаючим планетам продовжувати накопичувати масу понад певну межу. В результаті, планети-гіганти стають більш рідкісними, а планети проміжних мас — більш частими, що і спостерігається в дійсності.

Новини за темою: