Газовые планеты-гиганты рождаются плоскими

Новая планета начинает свою жизнь во вращающемся протопланетном диске газа и пыли. Астрофизики использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что новорожденные газовые планеты в этих дисках, вероятно, имеют почти плоскую форму. Но Земля никогда не была плоской, даже когда была совсем юной. Газовые планеты рождаются плоскими, но постепенно круглеют Горячий Юпитер. NASA Нет, Земля не плоская, и даже сформировалась она сразу шарообразной, поскольку относится к типу скалистых, а не газовых планет. Но вот получилось, что наука нашла и плоские планеты.

Наблюдение за протопланетами, которые только что сформировались и еще находятся в пределах своих протозвездных дисков, чрезвычайно сложно. До сих пор наблюдались только три таких молодых протопланеты, причем две из них находятся в одной системе PDS 70.

Необходимо найти молодые системы, расположенные достаточно близко к Солнцу, чтобы наши телескопы могли обнаружить тусклый свет самой планеты и отличить его от света протопланетного диска. Весь процесс формирования планет длится всего несколько миллионов лет, что в астрофизических масштабах является не более чем мгновением ока. Это означает, что нам нужна удача, чтобы поймать их в процессе формирования.

Исследовательская группа провела компьютерное моделирование для определения свойств газообразных протопланет в различных тепловых условиях в протопланетных дисках.

Моделирование имеет достаточное разрешение, чтобы проследить эволюцию протопланеты в диске с самого раннего этапа, когда она только начинает конденсацию. Такое моделирование требует больших вычислительных ресурсов и проводилось на суперкомпьютере DiRAC британского астрофизического центра.

Обычно внутри диска образуется несколько планет. Исследование показало, что протопланеты имеют форму, известную как сплюснутые сфероиды, такие как конфеты M&M, а не сферическую. Планеты растут, всасывая газ преимущественно через полюса, а не через экватор.

Технически планеты нашей солнечной системы также представляют собой сплюснутые сфероиды, но их уплощение незначительно. Сатурн имеет уплощение на 10%, Юпитер — на 6%, тогда как Земля — всего на 0,3%.

Для сравнения, типичное уплощение протопланет составляет 90%. Такое уплощение влияет на наблюдаемые свойства протопланет, и его необходимо учитывать при интерпретации наблюдений.

Как рождаются планеты

Поверхностная плотность эталонного диска (в г/см^2). Диск становится гравитационно неустойчивым и распадается на фрагменты. За четырьмя фрагментами или протопланетами следят до тех пор, пока они не достигнут плотности 10^-3 г/см^3. Поверхностная плотность эталонного диска (в г/см^2). Диск становится гравитационно неустойчивым и распадается на фрагменты. За четырьмя фрагментами или протопланетами следят до тех пор, пока они не достигнут плотности 10^-3 г/см^3.https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/02/aa48753-23/aa48753-23.html

Наиболее широко распространенной теорией формирования планет является теория «аккреции ядра». Согласно этой модели, крошечные частицы пыли размером меньше песчинки сталкиваются друг с другом, группируются вместе и постепенно превращаются во все более крупные тела. Именно это и происходит с пылью под кроватью, если ее не убирать.

Когда пылевое ядро достигает достаточно большой массы, оно втягивает газ из диска, образуя газовую планету-гигант. Это занимает несколько миллионов лет. Это модель — снизу-вверх или теория аккреции ядра.

Но есть и другой подход — противоположный сверху-вниз, он получил название теория нестабильности диска. В этой модели протозвездные диски, сопровождающие молодые звезды, гравитационно нестабильны. Поэтому они распадаются на части, которые превращаются в планеты.

Теория аккреции ядра существует уже давно и может объяснить многие аспекты формирования нашей Солнечной системы. Однако нестабильность диска может лучше объяснить некоторые из экзопланетных систем, которые мы открыли в последние десятилетия, например, те, в которых газовая планета-гигант вращается очень-очень далеко от своей родительской звезды.

Согласно этой теории формирование планет происходит очень быстро, в течение нескольких тысяч лет, что хорошо согласуется с наблюдениями, которые предполагают, что планеты существуют и около очень молодых дисках.

Новое исследование было сосредоточено на газовых планетах-гигантах, образовавшихся на основе модели нестабильности диска. Они сплющены, потому что образуются в результате сжатия уже плоской структуры — протозвездного диска, и из-за того, что очень быстро вращаются.

Была ли Земля плоской?

Формирование планет из протопланетного диска Формирование планет из протопланетного дискаhttps://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2024/02/aa48753-23/aa48753-23.html

Хотя эти протопланеты сильно уплощены, их ядра, которые в конечном итоге превратятся в известные нам газовые гиганты, сплющены меньше — всего примерно на 20%. Это только в два раза больше, чем сплющивание Сатурна. Ожидается, что со временем они станут более сферическими.

Скалистые планеты, такие как Земля и Марс, не могут образоваться из-за нестабильности диска. Считается, что они образуются путем медленного объединения частиц пыли с галькой, камнями, объектами километрового размера и, в конечном итоге, с другими планетами. Они слишком плотные, чтобы их можно было значительно сплющить, даже когда они только что родились. Невозможно, чтобы Земля была сильно сплющена, даже когда она была молодой.

Узнайте больше об экзопланетах widget-interest

Найдена ближайшая к Солнцу экзопланета земного радиуса

Поиски второй Земли и освоение планет Солнечной системы

Cоседи Солнца: как ученые обнаружили две суперземли

Сейчас мы переходим от эпохи открытия экзопланет к эпохе описания экзопланет. Многие новые наземные и космические обсерватории должны начать работу. Это поможет обнаружить больше протопланет еще на стадии протопланетного диска. Прогнозы на основе компьютерных моделей также становятся все более сложными.

Сравнение этих теоретических моделей и наблюдений приближает нас к пониманию происхождения нашей Солнечной системы.

Источник
Комментарии 0
Оцените статью
WARHEAD.SU
Добавить комментарий