Існуючі моделі народження планет під сумнівом: вчені навели докази

Хмара молекулярного газу може колапсувати, народжуючи молоду протозірку, оточену обертовим диском газу і пилу — колискою майбутніх планет. З'являючись, вони розчищають простір на своєму шляху, збираючи та накопичуючи речовину, і в протопланетному диску їх можна розрізнити як широкі розріджені смуги — гепи. Цей процес розвивається досить стрімко, і моделювання показує, що газові гіганти, подібні Юпітеру, формуються за якісь 10 мільйонів років, інформує Ukr.Media.

Втім, у багатьох фахівців виникають сумніви щодо точності такої моделі. Про це повідомляється і в новій статті вчених з Інституту астрономії Товариства імені Макса Планка, опублікованій в онлайн-бібліотеці препринтів ArXiv.org.

Справді, поки що єдиним прикладом зірки з протопланетним диском, в просвітах якого можна розрізнити молоді екзопланети, залишається система PDS 70, спостереження якої були проведені в 2018 році. При цьому гепи без ознак майбутніх планет виявляються куди частіше — в протопланетних дисках самого різного віку, від 500 тисяч до 10 мільйонів років. Все це змушує сумніватися, що такі просвіти обов'язково пов'язані зі зростанням планет.

Автори нової статті провели моделювання динаміки протопланетних дисків і зростання в них планет. Отримані результати вони порівняли з реальними даними минулих спостережень 20 таких об'єктів, які були проведені за допомогою телескопа ALMA. Збігу не вийшло: наприклад, існуючі моделі передбачають, що зовнішні області диска повинні мати масу не менше 2000 мас Землі для того, щоб тут стартувало формування планет, здатних розчищати свою орбіту від пилу. Проте така кількість — велика рідкість у молодих зірок.

Крім того, розрахунки передбачили, що такі протопланети повинні виростати в газових гігантів на дуже далеких орбітах, які знаходяться від зірок далі, ніж Уран від Сонця. Вони мають порівняно легко спостерігатися з допомогою сучасних інструментів. Однак більш ніж з 4000 вже відомих екзопланет таких об'єктів практично немає.

Все це змушує авторів роботи в черговий раз підняти питання про те, наскільки насправді пов'язані просвіти протопланетних дисків з формуванням планет. Можливо, в їх газопиловій речовині розвиваються поки не з'ясовані фізичні процеси, що призводять до появи гепів. Наприклад, вони можуть виникати в результаті конденсації речовин різної маси та щільності, що відбувається на різному видаленні від зірки.

Втім, можливо, проблема не в моделі, а в нестачі спостережних даних. Поки що телескопи досліджували не так багато протопланетних дисків, і в більшості своїй вони виділяються великими розмірами і яскравістю. Можливо, в майбутньому спостереження маси інших молодих систем підтвердять, що розрахунки вірні, а їх просвіти, як правило, пов'язані з новими планетами.