Формирование планет может начинаться раньше, чем считалось

В ходе долгого процесса формирования планет частицы пыли могут слипаться друг с другом значительно раньше, чем считалось, показали результаты нового моделирования, проведенного астрофизиками из Института физико-химических исследований RIKEN, Япония. Это может привести к пересмотру устоявшихся теорий формирования планет.

Массивные планеты начинают формироваться с крохотных частиц пыли, которые невозможно разглядеть человеческому глазу. «Планеты, подобные Земле, которые составляют тысячи километров в диаметре, эволюционировали из субмикронных частиц межзвездной пыли – совершив «прыжок» в пространственных масштабах на десятки порядков, - сказал Сатоши Охаши (Satoshi Ohashi) из Лаборатории формирования звезд и планет института RIKEN. – Нас интересует, как именно протекало соединение частиц пыли с формированием объектов, составляющих тысячи километров в диаметре».

Планеты рождаются из протопланетных дисков – вращающихся дисков из газа и пыли, окружающих новые звезды. В этих дисках наблюдались структуры, напоминающие кольца, и предполагается, что эти кольца со временем сливались во все более и более крупные структуры. Но в этом процессе слишком многое до сих пор остается неясным.

В новой работе Охаши и его коллеги изучили возможный сценарий формирования таких колец, произведя моделирование при помощи компьютера. Полученные результаты показывают, что пыль может агрегировать в более крупные частицы на протозвездном этапе, когда звезда еще остается не до конца сформированной и намного раньше, чем предсказывают современные теории формирования планет. «Мы нашли, что кольцевые структуры появлялись на ранних этапах формирования диска, - говорит Охаши. – Это показывает, что частицы пыли могли иметь больший размер на более ранних этапах жизненного цикла звезды, чем мы считали прежде».

Эти находки представляются весьма контринтуитивными, поскольку на этапе протозвезды материя, входящая в состав диска, окружающего светило, находится в состоянии непрерывного течения – что должно препятствовать гравитационному слипанию частиц. «Это действительно неожиданный вывод, поскольку при формировании планет частицы пыли должны оставаться в диске, в то время как на этапе протозвезды они падают на центральное тело, - говорит Охаши. – Поэтому мы теперь склоняемся к тому, что формирование планет представляет собой в высшей степени динамичный процесс».

Команда нашла хорошее схождение между результатами своего моделирования и наблюдениями 23 кольцевых структур в дисках при помощи радиотелескопа Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), расположенного в Чили, а также других телескопов. Эти результаты также хорошо могут объяснить недавние наблюдения колец в протозвездных дисках, добавили авторы.

Исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal.