Планеты формировались путем аккреции «силикатных бусин»

В новом исследовании предполагается, что хондры — небольшие сплавленные «бусины», которые являются основной минеральной фазой самых примитивных метеоритов, играют ключевую роль в процессах формирования планет. Компьютерные модели, разработанные учеными из Американского музея естественной истории, Лундского университета, Швеция, а также других научных учреждений, демонстрируют, что планетезимали размером примерно с астероид — «строительные блоки» планет — могут расти до размеров, наблюдаемых учеными в настоящее время, вбирая в себя встречающиеся на их пути хондры размерами примерно с песчинку каждая.

На ранних стадиях формирования планет частицы пыли из газопылевого диска, окружающего молодую звезду, сталкиваются и слипаются в единое целое, формируя базовые агрегаты частиц, или «пыльные зайчики», которые затем соединяются в небольшие округлые камни, наподобие гальки, а впоследствии и в довольно крупные «валуны». Однако компьютерное моделирование околозвездного диска показывает, что при достижении «валуном» размера примерно в человеческий рост сопротивление окружающего «валун» газа приводит к снижению скорости его движения и падения на звезду примерно через 100 орбитальных витков. Кроме того, быстродвижущиеся «валуны» при столкновениях разбиваются на осколки, вместо того чтобы объединяться в единое космическое тело.

В 2007 г. авторы настоящего исследования предложили механизм, названный ими механизмом потоковой неустойчивости (streaming instability), который предлагает альтернативу описанному выше сценарию. Потоковая неустойчивость возникает тогда, когда на одной из орбит оказывается больше «валунов», чем на соседних орбитах. «Валуны», движущиеся по такой орбите в составе крупной группы, действием своей гравитации расчищают от газа щель в аккреционном диске, причем настолько широкую, что в этой полосе оказываются и «валуны», движущиеся по соседним орбитам. Таким образом, сопротивление газа движению более малочисленных групп «валунов» снижается, и в соответствии с ним снижается и скорость деградации орбит таких групп космических камней, что означает уменьшение скорости их сближения друг с другом и с более крупными группами «валунов». Медленно сближающиеся «валуны» в конечном счете слипаются и образуют планетезимали.

В новом исследовании ученые при помощи суперкомпьютера смоделировали процессы формирования планетезималей и показали, что роль «валунов» в этом процессе, вероятно, играли не крупные астероиды, а отдельные составляющие их хондры. Размеры этих хондр, как считают исследователи, достаточны для того, чтобы замедление их окружающим планетезималь газом вело к падению хондры на родительскую звезду, то есть, в случае Солнечной системы, на Солнце.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.