- Троицкий вариант — Наука - https://trv-science.ru -

Гиганты из гальки

Американским планетологам под руководством Хэла Левисона (Hal Levison) из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере (штат Колорадо) удалось устранить ряд сложностей на пути объяснения появления в Солнечной системе крупнейших планет-гигантов.

Предыдущие модели предсказывали формирование слишком большого количества таких планет, как Юпитер и Сатурн, новое же исследование, опубликованное в Nature [1], показывает, что число «монстров», рождающихся из вращающегося протопланетного газопылевого облака, невелико.

Нужно отметить, что в соответствии с современными воззрениями Солнечная система, рождавшаяся 4,56 млрд лет назад, формировалась чрезвычайно быстро — в течение нескольких миллионов лет. За это время Солнце уже успевало истребить большую часть оставшегося газопылевого диска, так что Юпитеру и Сатурну пришлось поторопиться. И первыми появились именно газовые гиганты, а не каменистые планеты земной группы, как считалось когда-то.

Формирование ядер планет-гигантов удачнее всего описывает теория так называемой галечной аккреции (pebble-accretion), разработанная в 2012 году. В ней крошечные частицы пыли постепенно растут, сталкиваясь и слипаясь благодаря статическому электричеству. Идея планетарных эмбрионов планетезималей километрового размера, способных удерживать небольшие газовые атмосферы, оказалась не столь удачной, как слипание гораздо более мелких частиц (величиной меньше метра). Дело в том, что большие глыбы не склонны объединяться при столкновениях, они раскалываются и разлетаются в стороны.

Сложность же оставалась в том, что галечная аккреция оказывается излишне эффективной. Во многих компьютерных симуляциях это приводит к рождению десятков или даже сотен объектов размером с Землю. К счастью, группа Левисона сумела так подобрать начальные условия, что процесс формирования планетных ядер из небольших булыжников растягивается, позволяя крупным планетарным эмбрионам провзаимодействовать друг с другом гравитационно и покинуть плоскость эклиптики, освободив место для немногих оставшихся «камешков», образующих ядра газовых гигантов. Моделирование, занявшее несколько недель на кластере из пяти компьютеров, предсказывает появление от одного до четырех газовых гигантов размером с Юпитер и Сатурн на орбитах от 5 до 15 астрономических единиц (а. е.) от Солнца (реально Юпитер находится в 5,2 а. е., а Сатурн — в 9,6 а. е. от Солнца). К тому же в ходе симуляции создаются несколько ледяных гигантов наподобие Урана и Нептуна в нужном диапазоне орбит. Согласно прогнозам научной группы, столь же больших планет, сформированных в поясе Койпера (за орбитой Плутона), наблюдаться не должно. Теперь предстоит заняться уточнением моделирования формирования внутренних планет, которые появились гораздо позже.

Максим Борисов

1. Levison H. F., Kretke K. A., Duncan J. Growing the gas-giant planets by the gradual accumulation of pebbles // Nature. 524. 322–324 (20 August 2015) — http://dx.doi.org/10.1038/nature14675

2. www.nature.com/news/small-rocks-build-big-planets-1.18200

3. http://news.sciencemag.org/space/2015/08/how-jupiter-and-saturn-were-born-pebbles

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи