Нам давно известно, что существуют экзопланеты, принадлежащие к двойным или даже кратным звездным системам. Однако ученые по сей день задаются вопросом, как в такой хаотической среде могут образовываться такие миры. Исследователи из Кембриджа недавно смоделировали этот процесс.
Вам не нужно далеко "ходить", чтобы найти экзопланеты, вращающиеся вокруг систем из двух или более звезд, связанных гравитацией. Ближайшая экзопланета - Проксима b вращается вокруг звезды Проксима Центавра, которая, в свою очередь, принадлежит к тройной звездной системе, в которую также входят Альфа Центавра A и Альфа Центавра B.
Мы достаточно хорошо знаем процессы образования планет вокруг одиночных звезд. После образования молодой звезды вокруг нее остается некоторое количество материала, оставшегося от газопылевого облака, сформировавшего звезду. Именно из этого вещества, в основном из водорода, гелия и частиц пыли и льда, расположенных в протопланетном диске, с течением времени планеты образуются путем слипания частиц пыли во все большие и большие глыбы материи. Скалистые планеты обычно образуются, когда этот процесс происходит относительно близко к звезде, а газовые гиганты могут образовываться дальше, где больше водорода и гелия.
Двойные системы - это совсем другое дело
Ситуация должна быть совершенно иной, когда из облака образуются две звезды. Они гравитационно связаны друг с другом, вращаясь вокруг общего центра масс. В такой среде с протопланетными дисками не все так просто, потому что на них постоянно действует гравитация еще одной звезды в системе, постоянно нарушая движение частиц, составляющих диск.
Предположим, у нас есть две звезды, вращающиеся вокруг общего центра масс. Большая звезда вращается вокруг меньшей, вращаясь вокруг нее раз в 100 лет. Это как если бы в Солнечной системе была еще одна звезда, примерно на том же расстоянии от Солнца, что и Нептун. Гравитация звезды на таком расстоянии определенно не позволила бы создать планетную систему, с которой мы имеем дело сегодня.
Ученые из Кембриджа решили проверить, как планеты могли образоваться в такой системе
Оказалось, что для образования планет в такой среде в протопланетном диске должны присутствовать планетезимали диаметром не менее 10 километров.
В то время как в случае одной звезды частицы в протопланетном диске сталкиваются друг с другом с небольшими скоростями, поэтому если вы добавите гравитацию второй звезды, вращающейся вокруг первой звезды, она будет постоянно ускорять движение частиц, из-за чего вместо слипания в нечто большее, они бы наоборот измельчались в еще более мелкие зерна.
Детальное моделирование, проведенное исследователями из Великобритании и Германии, показало, что планеты все-таки могут образовываться в кратных системах при условии, что протопланетный диск почти идеально круглый и в нем нет вообще никаких неоднородностей, а внутри него находятся планетезимали диаметром около 10 км. В некоторых частях диска такие "валуны" могут двигаться с относительно низкой скоростью, где они будут сливаться друг с другом в большие планетезимали, из которых со временем смогут образовываться планеты.
Модель, разработанная учеными, также может быть использована в будущем для объяснения происхождения постоянно обнаруживаемых систем, в которых планеты вращаются вокруг обеих звезд в системе одновременно.