Астрономи пояснили відсутність планет у кілець у навколозіркових дисках

Кільця у газопиловому диску молодої зірки свідчать про формування планет, але помітити ці небесні тіла вдається дуже рідко. Комп’ютерне моделювання дозволило пояснити таке переміщення планет на нові орбіти.

Молоді зірки оточені хмарами газу, що обертаються, і пилу, в яких часто вдається розрізнити кільця — свідчення формування планет. Однак помітити самі планети практично ніколи не виходить. Нова робота японських астрофізиків пояснює це міграціями планет на нові орбіти. Статтю Кацухіро Канагави (Kazuhiro Kanagawa) та його колег опубліковано в The Astrophysical Journal.

Речовина, що залишилася після формування зірки, утворює газопиловий диск, що обертається навколо молодого світила, підсвічуючись та нагріваючись його випромінюванням. Згодом із цього матеріалу утворюються планети. Рухаючись крізь протопланетний диск, майбутня планета росте, розчищаючи простір вздовж орбіти. Так у диску з’являється порівняно порожній «пробіл», пролом. У його зовнішнього краю накопичуються відносно великі частки, утворюючи кільцеподібну структуру.

Сучасні телескопи здатні спостерігати ці обручки в протопланетних дисках далеких зірок. Однак помітити пов’язані з ними планети вдається дуже рідко. Нова робота вчених із японської Національної астрономічної обсерваторії пов’язує це з міграцією планет на нові орбіти. Моделювання, проведене за допомогою найпотужнішого на сьогодні «астрономічного» суперкомп’ютера ATERUI II, показало, що при певній щільності і в’язкості речовини в протопланетному диску кільце залишається на місці, не зміщуючись разом із планетою, що його створила.

Астрономи пояснили відсутність планет у кілець у навколозіркових дисках

Розрахунки показали, що процес розвивається у три етапи. На першому планета зміщується ближче до зірки, а її кільце залишається на місці. На другому етапі кільце, вже не відчуваючи колишнього впливу гравітуючої планети, поступово розпадається, і починається утворення кільця на новій орбіті. Нарешті, третій етап пов’язаний з остаточним розсіюванням першого кільця та формуванням другого.

Результати моделювання добре узгоджуються з даними спостережень. Автори розглянули зображення кільцевих структур у газопилових дисках далеких зірок, отримані за допомогою масиву радіотелескопів ALMA, і показали, що серед них легко виявляються кільця, що відповідають кожному із трьох етапів загибелі кільця. При цьому пов’язані з ними планети знаходяться на інших орбітах і залишаються невидимими.