Новый взгляд на формирование планет: раннее зарождение в звездных дисках
Традиционно считалось, что звезды и планеты формируются в два отдельных этапа: сначала коллапсирует газопылевое облако, рождая звезду, и только после этого из остаточного материала начинают формироваться планеты. Однако новое исследование ученых из Юго-Западного исследовательского института (SwRI) бросает вызов этой парадигме, предлагая интригующий сценарий, в котором планеты начинают зарождаться еще до того, как звезда полностью сформируется.
Это открытие может объяснить загадку компактных экзопланетных систем, где несколько планет вращаются очень близко к своей звезде, демонстрируя удивительно постоянное соотношение масс между планетами и их родительской звездой. Почему эти системы так отличаются от нашей Солнечной системы? Как формируются эти «горошины в стручке»? Ответы на эти вопросы могут скрываться в самых ранних этапах звездообразования.
Загадка компактных планетных систем
За последние десятилетия астрономы обнаружили тысячи экзопланет, и среди них выделяется особая группа — компактные системы, где несколько каменистых планет обращаются на чрезвычайно тесных орбитах. В отличие от Солнечной системы, где даже Меркурий находится на значительном расстоянии от Солнца, в этих мирах планеты буквально «теснятся» рядом со своей звездой.
Но самое удивительное — это соотношение масс. Оказывается, общая масса планет в таких системах пропорциональна массе их звезды, причем эта зависимость соблюдается в сотнях случаев. Почему? Если планеты формировались уже после завершения звездообразования, как предполагалось ранее, такая закономерность выглядит странной.
Раннее формирование планет: новый сценарий
Ученые из SwRI провели детальное моделирование, которое показало: планеты могут начинать формироваться еще на поздних стадиях звездообразования, прямо внутри падающего на звезду газопылевого диска. В этой модели протопланеты растут, аккрецируя материал, а их орбиты постепенно мигрируют внутрь из-за взаимодействия с газом.
Однако не все планеты выживают. Те, что набирают слишком большую массу, начинают стремительно приближаться к звезде и в конечном итоге падают на нее. Выживают лишь те, чья масса остается в определенных пределах. В результате формируются системы с планетами схожих размеров и предсказуемым соотношением масс — именно то, что мы наблюдаем в компактных экзопланетных системах.
Любопытно, что этот процесс напоминает формирование спутников вокруг газовых гигантов, таких как Юпитер. Луны растут внутри околопланетного диска, а их конечные массы зависят от количества доступного материала. Разница лишь в масштабе и времени: протопланетные диски существуют миллионы лет, тогда как диски вокруг планет рассеиваются гораздо быстрее.
Подтверждение этой гипотезы приходит и от телескопа ALMA, который наблюдает молодые звезды с протопланетными дисками. Данные показывают, что структуры, похожие на зародыши планет, могут возникать уже на ранних стадиях эволюции диска, что согласуется с предложенным сценарием.
Переосмысление планетарного формирования
Это исследование меняет понимание того, как рождаются планетные системы. Если планеты действительно начинают формироваться еще до завершения звездообразования, это объясняет не только компактные системы, но и открывает новые горизонты в изучении экзопланет. Возможно, в будущем мы обнаружим, что наша Солнечная система — не правило, а редкое исключение, и что большинство планетных систем формировалось совсем иначе.
Как отмечают ученые, «процесс ранней сборки в молодых дисках может работать схожим образом в самых разных масштабах». И это заставляет задуматься: а не скрываются ли в других звездных системах еще более неожиданные сюрпризы?