Астрономы опровергли мнение, что планеты во вселенной могут рождаться единственным способом. Наблюдения показали, что они могут появляться не в результате слипания вещества, а за счет его гравитационного коллапса вокруг звезд, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.

Среди астрономов принято считать, что планеты вокруг молодых звезд образуются по единственному, так называемому аккреционному сценарию. Он предполагает, что планеты формируются в протопланетном газопылевом диске про принципу «снизу вверх» — в течение миллионов лет пылинки оседают друг на друга, и в конце силы гравитации формируют из образовавшихся сгустков сферические объекты. Долгое время теоретики предполагали, что возможен альтернативный механизм — образование планет «сверху вниз», при коллапсе спиральных рукавов протопланетных дисков вследствие гравитационной неустойчивости.

Проблемой этого сценария являлось отсутствие подтверждающих его наблюдательных данных и понимание того, что для его реализации протопланетный диск должен быть чрезвычайно тяжелым — как минимум, тяжелее 1/10 массы звезды, лишь при таком условии в нем могут формироваться спиральные рукава. Ученые под руководством Кассандры Холл из Университета Джорджии (США) впервые показали, что второй вариант возможен, проведя наблюдения за молодой звездой AB Возничего (AB Aurigae).

Известно, что вокруг этой звезды вращается протопланетный диск, внутри которого, по мнению ученых, формируется как минимум одна планета. Астрономы решили исследовать структуру и скорости движения вещества в протопланетном диске AB Возничего с помощью радиоинтерферометра Atacama Large Millimeter Array в Чили. Для этого они наблюдали за диском в спектральных радиолиниях двух молекул — 13CO и 18CO.

Анализ полученных данных позволил увидеть структуру диска, напоминающую спиральные рукава галактик наподобие нашей галактики Млечный путь. Эти рукава указывают на наличие гравитационной неустойчивости в диске, что говорит о реальности альтернативного сценария образования планет. Расчеты показали, что масса протопланетного диска действительно велика и может составлять 1/3 массы звезды.

«Ранее не было реальных и твердых доказательств того, что так происходит. Мы нашли их!», — считает Холл.

«Обнаружение гравитационной неустойчивости в диске вокруг AB Возничего показало, что она может возникать на заключительных этапах эволюции (звезд). Этот результат, вкупе с предыдущими сообщениями о некоторых протопланетных кандидатах, дает прямую наблюдаемую связь между гравитационными неустойчивостями и образованием планет, — говорится в исследовании. — Надеемся, что система AB Возничего может стать идеальной тестовой площадкой для понимания того, как формированию планет помогают спиральные рукава, образованные гравитационной неустойчивостью…».

«Эти две теории боролись друг с другом в астрономии некоторое время, — пояснила соавтор работы Джесс Спиди. — Мы впервые нашли окончательное доказательство, что путь гравитационной неустойчивости возможен». По ее словам, на формирование планет по второму сценарию может уходить всего несколько сотен лет против миллионов лет, которые уходят на формирование планет «каноническим» способом. В будущем ученые хотят найти доказательства гравитационной нестабильности в других молодых планетных системах.