Мощное столкновение молодого Юпитера и протопланеты в ранней Солнечной системе примерно 4,5 миллиарда лет назад может объяснить неожиданные данные, которые получены при помощи межпланетной станции Juno.
Астрономы из Университета Райса (Rice University) и университета имени Сунь Ят-сена (Sun Yat-sen University) предполагают, что их сценарий столкновения может объяснить данные по гравитационному полю Юпитера, которые прежде казались загадочными. Оказывается, ядро Юпитера менее плотное и более крупное, чем считалось ранее. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
«Это показывает, что произошло нечто, что сотрясло ядро. Именно здесь в игру вступают последствия сильного столкновения», — говорит соавтор исследования Андреа Изелла (Andrea Isella).
Ведущие теории образования планет предполагают, что Юпитер начинал формироваться как каменистая или ледяная планета. У неё позже сфомировалась плотная атмосфера из вещества протопланетного диска.
Главный автор работы Шан-Фей Лю (Shang-Fei Liu) высказал идеюш, что данные Juno можно объяснить последствием столкновения Юпитера с другой планетой, в результате которого ядро Юпитера всколыхнулось, а содержимое ядра перемешалось с менее плотными внутренними слоями планеты. Поначалу Изелла был настроен скептически: «Мне казалось, что это звучало очень маловероятно, как вероятность один к триллиону», — вспоминает он.
Учёные провели множество компьютерных моделирований и обнаружили, что быстрорастущий Юпитер мог нарушить орбиты близлежащих «планетарных зародышей» — протопланет, которые находились на ранних стадиях формирования.
В расчёты были включены оценки вероятности столкновения для различных сценариев и углов соударения. Во всех случаях Лю и его коллеги обнаруживали как минимум 40% вероятность того, что Юпитер поглотил протопланету в первые несколько миллионов лет своего существования. Дополнительный фактор в пользу этой теории — Юпитер производил «сильную гравитационную фокусировку». Из-за своей большой массы он чаще сталкивался с телами с малой массой, чем проходил по касательной мимо них. Сценарий столкновения стал ещё более убедительным, когда Лю запустил компьютерные 3D-модели. Они показали, как столкновение повлияет на ядро Юпитера.
«Поскольку ударное тело было плотным, при ударе выделилось колоссальное количество энергии. Оно выступило в роли пули, которая прошла сквозь атмосферу Юпитера и врезалась в ядро. До удара ядро было очень плотным и окружено атмосферой. В результате столкновения ядро молодого Юпитера смешалось с остатками ударного тела», — сказал Изелла.
Моделирования показывают, что протопланета оказалась в «гравитационной ловушке» и постепенно погрузилась в ядро Юпитера.
«Единственный сценарий, который привёл к тому современному состоянию ядра — это «лобовое столкновение» Юпитера с протопланетой примерно в 10 раз более массивной, чем Земля», — сказал Лю.
Расчёты показывают, что даже если такое столкновение произошло 4,5 миллиарда лет назад, потребовалось несколько миллиардов лет, чтобы вновь сформировать плотное ядро.
Изелла заявил, что перспективы данной работы выходят за пределы нашей Солнечной системы. «Существуют данные наблюдений за звёздами, которые можно объяснить подобным событием. Это новая область исследования, поэтому результаты весьма неубедительны. Но, при поисках экзопланет у далёких звёзд, астрономы иногда регистрируют инфракрасное излучение от объектов, которое исчезает через несколько лет. Когда две каменистые планеты сталкиваются и разбиваются вдребезги, они могут создать облако пыли, которое поглощает и переизлучает свет от звезды. Астрономы как бы видят вспышку — теперь само облако пыли излучает свет. Через некоторое время пыль рассеивается, это излучение исчезает», — сказал Изелла.
Источник: news.rice.edu
Перевод: Black Sahara
Чтобы не пропускать новые посты, подпишитесь на наши страницы в соцсетях: Facebook, Twitter, Instagram, Telegram
Поддержать работу проекта и выход новых постов можно через сервис Patreon.
