Катастрофическое столкновение с протопланетой сформировало Уран
Изображение: Jacob Kegerreis/Durham University
Астрономы из Университета Дарема, Великобритания, возглавили международную команду экспертов для изучения того, как Уран пережил столкновения с протопланетой и какие последствия оказал гигантский удар на эволюцию планеты.
Команда провела первые компьютерные симуляции высокого разрешения с различными массивными столкновениями с ледяным гигантом, чтобы попытаться выяснить, как развилась планета.
Выводы подтверждают предыдущее исследование, в котором говорилось, что наклонное положение Урана было вызвано столкновением с массивным объектом — скорее всего, молодой протопланетой из камня и льда — во время образования солнечной системы около 4 миллиардов лет назад.
Моделирование также показало, что остаточный материал от удара может образовывать тонкую оболочку вблизи края ледяного слоя планеты и улавливать тепло, исходящее из ядра Урана. Исследователи заявили, что улавливание этого внутреннего тепла может помочь объяснить чрезвычайно холодную температуру Урана в наружной атмосфере планеты (-216 градусов по Цельсию, -357 градусов по Фаренгейту).
Результаты исследования опубликованы в «Астрофизическом журнале».
Ведущий автор Джейкоб Кегеррейс, сказал: «Уран лежит на боку, его ось направлена почти под прямым углом к другим планетам в Солнечной системе. Это почти наверняка вызвано гигантским воздействием, но мы мало знают о том, как это произошло на самом деле, и о том, как такое событие повлияло на планету».
ФОТО: Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory.
«Мы провели более 50 различных сценариев воздействия с использованием мощного суперкомпьютера, чтобы увидеть, можем ли мы воссоздать условия, которые формировали эволюцию планеты».
«Наши результаты подтверждают, что наиболее вероятный результат состоял в том, что молодой Уран был вовлечен в катастрофическое столкновение с объектом, вдвое превышающим массу Земли, если не больше, которое повлекло за собой события, которые помогли создать планету такой, какую мы видим сегодня».
Остается вопрос о том, как Уран сумел сохранить свою атмосферу, когда можно было ожидать, что сильное столкновение выбросит ее в космос.
Исследование в дальнейшем может помочь объяснить образование колец и спутников Урана с помощью симуляций, предполагающих, что удар может выбросить камень и лед на орбиту вокруг планеты. Тогда этот материал может сгущаться вместе, чтобы сформировать спутники планеты и, возможно, изменить вращение любых ранее существовавших спутников, уже вращающихся вокруг Урана до столкновения.
Моделирование показало, что воздействие могло создать расплавленный лед и однобокие глыбы породы внутри планеты. Это может помочь объяснить наклоненное и смещенное от центра магнитное поле Урана.
Уран похож на самый распространенный тип экзопланет — планет, найденных за пределами нашей солнечной системы, — и исследователи надеются, что их результаты помогут объяснить, как эти планеты эволюционировали и понять их химический состав.
Больше информации: Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aac725