Новое исследование объясняет, почему планеты не сталкиваются друг с другом и раскрывает механизм образования планет в кольцах протопланетных дисков

09.04.2025 16:46:00 | iXBT.com

Международная группа исследователей представила новую модель образования планет, которая меняет классические представления. Прежде считалось, что «стройматериалы» для планет — планетезимали — равномерно распределены в диске вокруг молодой звезды. Однако данные телескопа ALMA и компьютерные модели показали, что эти объекты концентрируются в узких кольцах, напоминающих структуры колец Сатурна, но в масштабах целых планетных систем. Такие структуры возникают в зонах, где газ создаёт области повышенного давления, или в «снеговых линиях» — областях, где температура падает настолько, что летучие вещества (например, вода) переходят из газообразного состояния в лёд. Эти условия усиливают гравитационную нестабильность, заставляя пыль и камни слипаться в планетезимали.

Иллюстрация: Leonardo

Процесс формирования планет в кольцах напоминает жёсткую конкуренцию: несколько протопланет растут, расталкивая друг друга на стабильные орбиты за счёт гравитационного взаимодействия. Этот механизм остаётся основным даже когда кольцо расширяется. Суперкомпьютерные симуляции (включая расчёты на японской системе Fugaku) продемонстрировали, что протопланеты «выталкивают» часть материала за пределы кольца, снижая его плотность. При этом наиболее массивные объекты формируются ближе к центру, где исходная концентрация вещества выше. Например, если общая масса кольца эквивалентна 10 Землям, то максимальная масса протопланет достигает 0,4 земных, а при 20 Землях — 0,7.

Ключевой вывод исследования в том, что конечные размеры колец зависят от их общей массы, а не от начальной ширины. Это объясняет, почему в Солнечной системе планеты земной группы сосредоточены во внутренней области, а газовые гиганты — во внешней. Кроме того, «пробелы» в протопланетных дисках, которые раньше связывали с уже сформированными планетами, могут оказаться следами изначальных колец.

Перспективы работы связаны с изучением миграции планет под воздействием газа и эволюции самих колец. Уже сейчас данные телескопа «Джеймс Уэбб», например, наблюдения за молодой звездой HL Тельца, позволяют проверить эти модели. Следующий шаг — поиск прямых свидетельств формирования планет в кольцах, что раскроет механизмы разнообразия экзопланетных систем.

Подробнее