«Гаечные» пляжи вокруг молодых звезд объединяются, образуя планеты

Фото из открытых источников

Огромные облака гальки быстро объединяются, образуя каменистые ядра газовых гигантов, таких как Юпитер.

Наконец-то ключевой метод формирования планет получил наблюдательное подтверждение благодаря сети радиотелескопов в Великобритании, которые обнаружили существование огромного количества камешков размером в один сантиметр, которые слипаются и вырастают в планеты вокруг двух молодых звезд.

«Этого потенциально достаточно для создания планетных систем, размер которых превышает размер нашей Солнечной системы», — заявила Кэти Хестерли из обсерватории Square Kilometer Array (SKA, Великобритания).

Молекулярное облако в Тельце — одна из ближайших к нам областей звездообразования, расположенная примерно в 430 световых годах от нас. Вокруг многих молодых звезд, которые вырываются из молекулярного облака, когда их ультрафиолетовое излучение пронизывает газ, находятся протопланетные диски. Это диски из газа и пыли, из которых конденсируются планеты.

Механизмы формирования планет всё ещё продолжают исследоваться. Одна из популярных моделей, которая может помочь объяснить существование газовых гигантов, — это модель аккреции гальки. Она предполагает, что пыль в диске застывает и конденсируется в гальку размером в сантиметр, которая затем быстро накапливается, аккрецируя, образуя крупные каменистые тела размером с Землю, достаточно массивные, чтобы обладать достаточной гравитацией для притяжения большого количества газа из диска.

Однако у этой модели есть свои недостатки. В некоторых моделях не удаётся добиться слияния гальки друг с другом, а не её разлета при столкновении. Также неясно, какую роль они играют в формировании малых планет. И до сих пор, хотя миллиметровые частицы пыли были обнаружены в протопланетных дисках на субмиллиметровых длинах волн телескопом ALMA (Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая антенная решётка), сантиметровые гальки обнаружены не были.

Теперь же появился e-MERLIN — радиоинтерферометр, соединяющий семь радиотелескопов в Великобритании сверхскоростной оптоволоконной сетью, расположенной в обсерватории Джодрелл-Бэнк в Чешире. Холодные сантиметровые частицы в протопланетных дисках излучают радиоволны длиной около 4 сантиметров, которые e-MERLIN способен различить.

Нацелившись на две звезды в молекулярном облаке Тельца — DG Tau и HL Tau — e-MERLIN обнаружил в их протопланетных дисках гальку размером в сантиметр.

«Эти наблюдения показывают, что диски, такие, как DG Tau и HL Tau, уже содержат залежи планетообразующих частиц, простирающиеся, по крайней мере, до орбит, подобных орбите Нептуна», — сказала Хестерли.

Результаты были получены в ходе исследования PEBBLeS (Planet Earth Building Blocks) – Legacy eMERLIN Survey, которое возглавила Джейн Гривз из Кардиффского университета.

«Благодаря этим наблюдениям мы теперь можем исследовать, где в этих дисках скапливается твердый материал, что дает нам представление о ранних стадиях формирования планет», — сказала Гривз.

Обнаружить эти камешки непросто. Для этого нужна не только радиообсерватория, способная вести наблюдения на длинах волн вплоть до 4 см, как, например, e-MERLIN, но и то, что после формирования камешков, согласно теории, они должны быстро слипаться и формировать ядра планет.

«По мере того, как частицы объединяются, образуя планеты, площадь поверхности данной массы становится меньше и ее сложнее увидеть», — говорит Анита Ричардс из Jodrell Bank.

Хотя Хестерли заявила, что e-MERLIN «демонстрирует возможности», после ввода в эксплуатацию SKA сможет гораздо более подробно изучать происходящее в этих протопланетных дисках.

«Телескоп SKA продвинет нас дальше», — сказала Хестерли. «Когда в 2031 году начнётся научная проверка данных с помощью телескопа SKA-Mid, мы будем готовы изучить сотни планетных систем, чтобы лучше понять, как формируются планеты».