За последние 25 лет ученые открыли более 4000 планет за пределами нашей Солнечной системы, от относительно небольших каменных и водных миров до горячих газовых гигантов. Это разнообразие не стало неожиданным и вполне укладывается в компьютерные модели формирование планет. Но наблюдаемое распределение планетных масс планет, большинство из которых них попали в категорию промежуточных, не подавалось теоретическому объяснению. И даже в контексте Солнечной системы, образование Урана и Нептуна, с их массой 14,54 и 17,15 земных было загадкой.
Астрономы из университетов Цюриха и Кембриджа, связанных со швейцарским исследовательским центром PlanetS, предложили альтернативное объяснение этой давней загадки астрономии, подкрепив его детальным моделированием. Их работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Две противоположные силы …
«Когда планеты образуются из протопланетного диска, состоящего из газа и пыли, основным механизмом первоначально выступает гравитационная нестабильность. Пыль и газ в диске слипаются под действием силы тяжести и образуют плотные спиральные структуры, которые затем превращаются в протопланеты, и, в конечном итоге, в планеты. Этот процесс находится в рамках старой теорией.
Новым является представление о том, что на более коротких расстояниях — в масштабе протопланет на стадии их формирования, начинают преобладать магнитные поля. Эти магнитные поля возбуждают газ и пыль диска и таким образом дополнительно влияют на формирование планет.
… которые трудно понять одновременно
Но различия в масштабе и природе гравитации и магнетизма делают две силы очень сложной задачей для интеграции в одну модель планетарного образования. До сих пор методы компьютерного моделирования, которые хорошо отражали действие одной из сил, плохо работали с другой. Чтобы добиться успеха, команда разработала новую технику моделирования, которую удалось реализовать на мощном компьютере «Piz Daint» в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS).
Решена загадка десятилетней давности?
С помощью новой модели впервые удалось показать, что магнитные поля мешают растущим планетам продолжать накапливать массу сверх определенного предела. В результате, планеты-гиганты становятся более редкими, а планеты промежуточных масс — более частыми, что и наблюдается в действительности.
Оценка массы газопылевых дисков, которые окружают самые молодые звезды, показала, что планеты могут формироваться в разы быстрее, чем считалось.
По материалам Nature Astronomy, Phys.org и PlanetS
Читайте также:
У планет-океанов не может быть дна — эксперимент
Юпитер «рос» три миллиона лет: астрономы
