Астрономы предложили новый механизм образования свободно плавающих объектов планетарной массы — дрейфующих планет, которые гравитационно не привязаны к звездам. Ученые предполагают, что такие космические объекты могут возникать из-за гравитационного взаимодействия между околозвездными дисками в молодых звездных скоплениях, в результате которого образуются «приливные мосты», связывающие диски. Эти мосты со временем удлиняются, превращаясь в плотные нити, а затем распадаются на отдельные сгустки, из которых и появляются планеты-сироты. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Свободно плавающие объекты планетарной массы, или планеты-сироты, — это межзвездные объекты, масса которых примерно в 10 раз превышает массу Юпитера. Они имеют шарообразную форму, но не связаны гравитационно ни с какой звездой или планетой.
Существование планет-сирот хорошо задокументировано, однако их происхождение долгое время оставалось загадкой. Предыдущие теории предполагали, что такие объекты могут быть либо неудавшимися звездами, либо планетами, выброшенными из своих звездных систем. Однако эти модели не объясняют, почему планеты-сироты встречаются в большом количестве и почему их движение синхронизировано с движением звезд в скоплениях.
Международная группа астрономов использовала передовые методы моделирования, чтобы раскрыть механизм формирования этих объектов. Исследователи предполагают, что планеты-сироты могут образовываться в результате взаимодействий между околозвездными дисками — облаками газа, пыли и обломков, вращающимися вокруг молодых звезд.
«Дрейфующие планеты не вписываются в существующие категории звезд или планет, — прокомментировал Хунбин Дэн из Шанхайской астрономической обсерватории. — Наши симуляции показывают, что они, вероятно, формируются в результате совершенно иного процесса, связанного с хаотической динамикой молодых звездных скоплений».
С помощью гидродинамического моделирования высокого разрешения ученые воспроизвели близкие встречи двух околозвездных дисков. Когда такие диски сталкиваются на скорости 2–3 км/с и на расстоянии 300–400 астрономических единиц (1 астрономическая единица примерно равна 150 миллионам километров), их гравитационное взаимодействие создает удлиненные структуры, называемые «приливными мостами».
Со временем эти мосты разрушаются, превращаясь в плотные нити, которые затем распадаются на отдельные сгустки. Когда сгустки достигают критической массы, они формируют свободно плавающие планеты. Моделирование также показало, что до 14% таких объектов образуются парами или тройками, находящимися на расстоянии 7–15 астрономических единиц друг от друга.
В плотных скоплениях, таких как скопление Трапеция Ориона, где звезды и их диски часто взаимодействуют, могут возникать сотни планет-сирот. Это объясняет, почему астрономы часто регистрируют такие объекты.
В отличие от планет, выброшенных из своих систем, дрейфующие планеты движутся синхронно со звездами в своих родительских скоплениях и наследуют материал из внешних областей околозвездных дисков. Это придает им уникальный состав, так как они формируются на окраинах дисков, где тяжелые элементы встречаются редко. Многие из таких планет также сохраняют газовые диски диаметром до 200 астрономических единиц, что открывает возможность формирования спутников или даже планет вокруг них.
«Это открытие меняет наш взгляд на космическое разнообразие, — говорит соавтор исследования Лусио Майер из Цюрихского университета. — Свободно плавающие объекты могут представлять собой третий класс небесных тел, которые формируются не из облаков звездообразования или в результате процессов планетообразования, а в результате гравитационного хаоса столкновений дисков».
Команда планирует дальнейшие исследования химического состава и структуры дисков планет-сирот. Дополнительные наблюдения в различных скоплениях помогут уточнить механизмы их формирования и свойства популяции.
Автор: Анна Ворошнина.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
