Новое исследование предполагает, что когда-то и у Солнца были кольца. Это хорошо объясняет некоторые странности в поведении и химическом составе Урана и Нептуна, а также то, как возникают суперземли в относительно немолодых экзопланетных системах.
Новый взгляд
Не секрет, что вокруг молодых звезд бывают кольца. Ученые, конечно, не могут увидеть Солнечную систему в прошлом, зато имеют возможность наблюдать другие недавно сформировавшиеся системы. Так, радиоинтерферометр ALMA за время своей работы сделал множество изображений молодых звездных систем с окружающими их кольцами и пробелами в протопланетных дисках.
Последние появляются потому, что внутри колец формируются зародыши планет и разрывают кольца своей гравитацией. Но это уже старая версия. В недавнем исследовании ученым удалось доказать, что сначала в кольцах формируются пробелы, а затем формируются зародыши планет, чтобы поддерживать систему в стабильном положении. Подобные процессы, как выяснилось, происходили и в Солнечной системе.
Если вещество, то есть газ и пыль, в диске вокруг молодой звезды распределены равномерно, и по мере удаления от звезды снижается лишь его плотность, то слишком твердые пылевые частицы слишком быстро будут мигрировать к центру системы и в конечном итоге упадут на звезду. Если планеты формируются далеко от звезды, то ничего не тормозит вещество, оно теряется и планетам становится не из чего формироваться.
Снеговые линии
Авторы нового исследования предложили другой вариант, когда в газопылевом диске возникают области повышенного давления. Если в одной из областей диска плотность газа будет выше, чем в среднем по диску, то там пыль может тормозиться и собираться в большом количестве, образуя кольцо. В исследовании говорится, что, возможно, у Солнца было три таких отдельных кольца.
Но что формирует области повышенного давления в кольцах? Температура в протопланетном диске зависит от расстояния. Чем ближе к звезде, тем горячее. А то расстояние, за которым летучие вещества, такие как вода, могут уже находиться в твердом состоянии, называется снеговая линия. До этой линии, ближе к звезде, они, наоборот, переходят в газообразное состояние. Вот на этой самой снеговой линии, где вещество начинает преобразовываться, плотность газа будет выше, а значит, и давление, тормозящее твердые частицы, тоже будет выше. Так, частицы аккумулируются, и появляется кольцо.
«Эффект скачка давления заключается в том, что он собирает частицы пыли, и именно поэтому мы видим кольца», – отмечала астрофизик Андреа Изелла.
В протопланетном диске присутствуют также и другие вещества, переходящие в газообразное состояние при разных температурах. Исследователи насчитали три снеговые линии. Та, что ближе к Солнцу, – линия сублимации силикатов. Это то расстояние от звезды, на котором газом становится, например, диоксид кремния. Он лежит в основе многих земных горных пород. И в этом месте образуется первое кольцо, где могли образоваться внутренние каменистые планеты Солнечной системы.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
Затем идет снеговая линия, по которой образуется второе кольцо. Очевидно, что здесь могли образоваться внешние планеты-гиганты. Ну и третья линия монооксида углерода, где формировались планеты пояса Койпера. Повышенная концентрация твердых частиц в кольцах сначала могла привести к тому, что сформировались более крупные фрагменты, а впоследствии и сами планеты.
Суперземли и скачок давления
Авторы исследования, разумеется, использовали данные по другим молодым системам. Но на их основе при помощи суперкомпьютера они симулировали наличие таких колец у молодого Солнца, и во время его эволюции. С учетом того, что в модели были учтены все эти области с повышенным давлением и кольцами, модель отлично воспроизвела именно такую Солнечную систему, какой она сейчас и является.
Это и внутренние каменистые планеты от Меркурия до Марса. Совпали даже массы планет, свойства пояса астероидов, состав всех объектов системы, появление пояса Койпера. А то, какой Солнечная система была в самом начале своего существования, можно наблюдать у молодых систем.
Но почему в Солнечной системе нет суперземель, то есть более массивных планет, чем каменистые планеты в нашей системе? В других системах они достаточно распространены, до 30%, а у нас их нет ни одной. В этом моменте имеет значение то, когда именно появились кольца. Так, если среднее кольцо образовывалось позднее, то появлялись и суперземли. В этой ситуации во внутреннюю часть Солнечной системы успевало попасть больше вещества.
По словам астрофизика Андре Изидоро, к тому времени, когда в этих случаях образовался скачок давления, большая масса уже вторглась во внутреннюю систему и была доступна для создания суперземель. Таким образом, время, когда образовался этот средний скачок давления, может быть ключевым аспектом солнечной системы. В случае с Солнечной системой среднее кольцо появилось раньше, и для суперземель не хватило вещества.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
