Новое исследование переворачивает традиционные модели формирования планет-гигантов

Новое исследование ученых Университета штата Огайо, опубликованное в The Astrophysical Journal, предлагает свежий взгляд на процесс формирования экзопланет с массами, подобными массе Юпитера. Результаты показывают, что такие планеты образовались гораздо раньше, чем считалось, что бросает вызов существующим теориям о сроках аккреции — процесса накопления газа и твердых частиц, богатых углеродом и кислородом, для возникновения крупных планет.

Исследование предполагает, что аккреция происходит на ранних этапах, когда протопланетные диски, из которых формируются планеты, еще массивны и молоды. Ранее считалось, что для формирования газовых гигантов, подобных Юпитеру, требуется 3–5 миллионов лет, но новые данные указывают на то, что этот процесс занимает всего 1–2 миллиона лет. Это открытие может привести к пересмотру теорий формирования планет как в Солнечной системе, так и за ее пределами.

Цзи Ван, автор исследования и доцент кафедры астрономии, подчеркивает, что понимание формирования экзопланет помогает лучше понять эволюцию Солнечной системы, включая раннюю Землю, которая сформировалась позже Юпитера, но находилась под его значительным влиянием. Исследование также затрагивает два возможных механизма формирования планет: теорию аккреции ядра, где планеты формируются снизу вверх, и гравитационную нестабильность, при которой массивные сгустки в диске коллапсируют, образуя планеты.

В ходе исследования была проанализирована выборка из семи газовых экзопланет-гигантов, чьи химические свойства были измерены ранее, и сравнены с данными по Юпитеру и Сатурну. Результаты показали, что раннее формирование этих экзопланет согласуется с новыми доказательствами того, что Юпитер также образовался раньше, чем предполагалось. Это подтверждается высоким содержанием металлов в атмосферах экзопланет, что указывает на большое количество твердых веществ, аккрецированных на ранних этапах формирования.

Исследование также подчеркивает, что доступность строительных блоков для формирования планет была значительно выше на ранних стадиях эволюции протопланетных дисков, чем считалось до этого. Открытие может потребовать пересмотра существующих теорий, так как оно противоречит ожиданиям ученых относительно сроков формирования планет.

Кроме того, формирование и миграция газовых гигантов влияют на развитие каменистых планет в протопланетных дисках. В Солнечной системе, например, считается, что Юпитер и Сатурн повлияли на орбиту Меркурия и размер Марса.

Исследование предоставляет статистическую основу для анализа формирования других экзопланет и может быть дополнено новыми данными, полученными с помощью современных инструментов, таких как космический телескоп Джеймс Уэбб. Ученые выражают надежду, что дальнейшие исследования подтвердят выявленные тенденции и помогут углубить понимание процессов формирования планет.