Китайские ученые раскрыли тайну образования блуждающих по Вселенной планет

Китайские ученые разгадали тайну образования таинственных блуждающих планет, летающих в межзвездном пространстве и не привязанных к отдельным звездам. Компьютерное моделирование показало, что такие планеты могут рождаться при столкновении протопланетных дисков вокруг молодых звезд, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science Advances.

Одним из малоизученных и загадочных типов объектов во Вселенной являются так называемые блуждающие планеты, или планеты-странники. Это объекты массами до 13 масс Юпитера, летающие вдали от звезд в межзвездном пространстве, которые стали массово открывать в последние годы.

Такие планеты, часто относимые к промежуточным объектам между планетами и звездами, часто обнаруживают в инфракрасном диапазоне с помощью недавно запущенного в космос телескопа имени Джеймса Вебба.

Особенно часто блуждающие планеты находят в соседних молодых звездных скоплениях, например в Трапеции Ориона. Ученые до сих пор не могут ответить на вопрос о происхождении этих планет и их связи с какими-то звездными системами.

DENG Hongping

Согласно ранее высказанным гипотезам, эти планеты могут быть несостоявшимися звездами, которым не хватила массы для запуска термоядерных реакций, или планетами, выброшенными из своих планетных систем в результате гравитационных возмущений. Однако эти модели не в состоянии объяснить большое число блуждающих планет, обилие среди них двойных и их синхронизированное движение со звездами внутри скоплений.

Ученые под руководством Дэна Хунпина из Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии провели компьютерное моделирование гидродинамических процессов, происходящих при сближении двух протопланетных дисков, окружающих молодые звезды. Это вращающиеся диски газа и пыли, из которых образуются планеты.

В симуляции каждый диск состоял из 1,8-2 млн отдельных частиц. Моделирование показало, что диски сближаются друг с другом на скорости 2-3 километра в секунду на расстоянии 300-400 астрономических единиц (расстояние от Земли до Солнца), их вещество сжимается и образует вытянутые «приливные мосты». Со временем эти мосты коллапсируют под действием самогравитации в плотные филаменты, которые впоследствии фрагментируются в компактные ядра. При достижении этими филаментами критической массы, они образуют блуждающие планеты с массами порядка десяти масс Юпитера.

Моделирование показало, что при этих процессах до 14% таких планет образуются в парах или даже в тройках с характерным расстоянием между компонентами 7-15 а.е. Это объясняет избыток пар среди блуждающих планет, уверены ученые. Они считают, что частые сближения протопланетных дисков в звездных скоплениях типа Трапеции Ориона могут рождать сотни таких планет.