Викривлення призводять до збоїв у планетоутворенні в молодих зоряних системах

У новому дослідженні продемонстровано вплив прохожих зірок, невирівняних подвійних зірок і прохожих газових хмар на формування планет у ранніх зоряних системах.

Про це розповідають в Університеті Уорвіка, передають OstanniPodii.com.

Вчені змоделювали, як подібні космічні події можуть деформувати протопланетні диски — місця народження планет — на ранніх етапах еволюції зоряних систем. Результати були недавно опубліковані в Astrophysical Journal.

Зоряні системи формуються з протопланетних дисків — масивних обертових хмар газу й пилу, які врешті-решт перетворюються на масив планет, які ми спостерігаємо у Всесвіті. Коли ці диски молоді, вони утворюють спіралеподібні структури, в яких весь пил і матеріал затягуються в щільні рукави під впливом масивного гравітаційного ефекту від обертання диска.

Але астрономи знайшли дивовижну кількість протопланетних дисків, які, попри те, що вони досить масивні, щоб мати спіральну структуру, не мають жодних доказів її наявності. І вчені дослідили, що може перешкодити диску утворити спіральну структуру.

Докторант Сахл Роутер з факультету фізики Університету Уорвіка створив тривимірну гідродинамічну симуляцію звичайного плоского диска із самогравітацією за допомогою методу, який називається гідродинамікою згладжених частинок. Для цього він додав диску різні рівні кривини для його викривлення, щоб вивчити вплив на спіральну структуру диска. У всіх випадках із викривленим диском, окрім найменших, спіральна структура зникала.

Спіральна структура протопланетного диска є вкрай важливою для планетоутворення через гравітаційну нестабільність, а отримані результати покращують наше розуміння того, як еволюціонують зоряні системи.

Співавторка д-р Ребекка Нілон з кафедри фізики каже: «Викривлення гальмуватимуть планетоутворення через гравітаційну нестабільність, у тому сенсі, що ці спіральні структури, які фрагментуються у згустки, з яких в кінцевому підсумку утворюються планети, знаходяться там, де структура диска буде порушена. Все, що порушує цю спіральну структуру, ускладнює злипання та ускладнює формування планет через гравітаційну нестабільність».

Обертовий протопланетний диск на початкових стадіях викривлення. Credit: University of Warwick

Обертовий протопланетний диск на піздніх стадіях викривлення. Credit: University of Warwick

Вчені пояснюють, що викривлення нагріває диск, викликаючи невеликі збурення у швидкості газу, коли він обертається. Газ повинен бути охолодженим, щоб початки грудкуватися, тому під час нагрівання диска структура спірального рукава стирається.

Існує кілька способів викривити протопланетний диск. Наприклад: якщо великий об’єкт, наприклад зірка, проходить поблизу під час обльоту; якщо диск оточує подвійну зоряну систему, яка обертається не вирівняно з диском; або якщо сусіднє джерело газу акреціюється на диск.

За останні роки кількість свідчень викривлень протопланетних дисків значно зросла, що може говорити те, що вони частіше зустрічаються у Всесвіті, ніж вважалося раніше. Це також дає потенційне пояснення великої кількості масивних протопланетних дисків, які не мають спіральної структури.

Докторка Нілон додає: «Зазвичай ми думаємо, що ці диски формуються ізольовано, але насправді це не так. У них хаотичне сусідство, з великою кількістю зірок поблизу, і може бути зірка, яка проходить поруч, і гравітаційної взаємодії достатньо, щоб спричинити викривлення».

«Як тільки ми почали отримувати спостереження за викривленими дисками, нам довелося почати враховувати викривлення в нашому моделюванні. Нам потрібно більше враховувати викривлення в еволюції протопланетних дисків та розуміти, що вони можуть впливати на поточні механізми еволюції дисків і фізику. Нам потрібно розглянути, як викривлення впливає на всі фактори утворення планет».

Сахл Роутер каже, що «це дослідження поєднує два фізичні ефекти, які раніше не поєднувалися: фізику дисків із самогравітацією та викривлення. Це важливо, оскільки диски із самогравітацією вивчалися деякий час, і це добре вивчена область. Викривлення — це ідея набагато пізніша».

«Ми змоделювали це найпростішим способом, щоб ми могли бути дійсно впевненими в тому, що ми зробили, і легко продемонструвати це».

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• планетоутворення