Астрономы из России раскрыли секрет рождения "больших братьев" Земли

Астрономы из России и Европы выяснили, при каких условиях планеты, похожие на Землю или на ее увеличенные копии, могут формироваться на небольшом расстоянии от молодых звезд. Это облегчит поиски и "перепись" потенциально обитаемых миров, говорится в статье, размещенной в электронной библиотеке arXiv.org

От гальки к планетам

За последние годы, как рассказывают ученые, телескоп "Кеплер" и ряд наземных обсерваторий открыли тысячи планет за пределами Солнечной системы. Большая часть из них оказалась "горячими юпитерами", крупными газовыми гигантами, или же "суперземлями" – каменистыми планетами, чья масса в 1,8-3 раза больше земной.

То, как формируются большие "кузины" Земли, во многом пока является загадкой для ученых, так как пока астрономам не удалось найти ни одной новорожденной звездной системы, где бы возникали такие планеты. Это заставило многих планетологов считать, что суперземли требуют неких экзотических условий формирования, что во многом не совпадает с тем, что подобные экзопланеты чаще всего находят у близлежащих к нам светил.

Воробьев и его коллеги выяснили, какие именно условия способствуют рождению именно таких планет и их более скромных собратьев, создав компьютерную модель газопылевого "бублика", внутри которого формируется звезда и ее будущие спутники.

Как отмечают ученые, сегодня мы достаточно хорошо понимаем, как возникают планеты гиганты и как появляются зерна пыли, но мы почти ничего не знаем о том, что происходит после слепления единичных зерен пыли в относительно небольшие комки размером в сантиметр. Существует несколько разных теорий, описывающих этот процесс, проверка которых была невозможна из-за отсутствия данных о том, как ведет себя пыль в таких "бубликах".

Недавно они были получены, что позволило ученым добавить пыль в компьютерную модель и приступить к поискам объяснения того, как эта пыль и космическая "галька" превращаются в более крупные объекты, из которых уже могут формироваться планеты.

Рождение сложности

Меняя различные свойства этого "бублика", в том числе вязкость его материи и ее "перемешанность", ученые неожиданно обнаружили, что пыль и планеты начинают формироваться не через несколько сотен тысяч или миллионов лет после запуска процесса рождения звезды, как раньше считали планетологи, а сразу же после появления "зародыша" светила.

Зерна пыли, как отмечают ученые, остаются очень небольшими, меньше микрометра, в большинстве протопланетных дисков, и начинают объединяться в более крупные объекты только в тех случаях, если вязкость материи "бублика" остается достаточно низкой.

В таком случае в ближайших окрестностях светила уже за первые несколько сотен тысяч лет может возникнуть огромное число "космических булыжников" диаметром примерно в метр, чья совокупная масса будет в сотни раз выше, чем у Земли.

Это заметно повышает шансы на то, что часть из них успеет объединиться в крупные каменистые планеты до того, как газовые гиганты, родившиеся в дальней части "бублика", начнут расчищать звездную систему, поглощая газ и выбрасывая "зародыши" суперземель за ее пределы.

Если такие планеты все же успеют сформироваться, то они, как показывают расчеты Воробьева и его коллег, будут сконцентрированы на орбитах, расположенных на небольшом расстоянии от звезды. Это, как объясняют ученые, очень хорошо сочетается с тем, где находятся все суперземли, открытые "Кеплером" и наземными телескопами.

Подобные модели, как надеются ученые, помогут нам понять, как часто суперземли формируются у звезд, похожих на Солнце, и как много из них находится внутри "зоны жизни".