Искривления приводят к сбоям в планетообразовании в молодых звездных системах

В новом исследовании продемонстрировано влияние проходящих звезд, невыравненных двойных звезд и проходящих газовых облаков на формирование планет в ранних звездных системах.

Об этом рассказывают в Университете Уорвика, передают OstanniPodii.com.

Ученые смоделировали, как подобные космические события могут деформировать протопланетные диски – места рождения планет – на ранних этапах эволюции звездных систем. Результаты были недавно опубликованы в Astrophysical Journal.

Звездные системы формируются из протопланетных дисков — массивных вращающихся облаков газа и пыли, которые в конце концов превращаются в массив планет, наблюдаемых во Вселенной. Когда эти диски молоды, они образуют спиралевидные структуры, в которых вся пыль и материал затягиваются в плотные рукава под влиянием массивного гравитационного эффекта от вращения диска.

Но астрономы нашли удивительное количество протопланетных дисков, которые несмотря на то, что они достаточно массивны, чтобы иметь спиральную структуру, не имеют никаких доказательств ее наличия. И ученые исследовали, что он может помешать диску образовать спиральную структуру.

Докторант Сахл Роутер с факультета физики Университета Уорвика создал трехмерную гидродинамическую симуляцию обычного плоского диска с самогравитацией с помощью метода, называемого гидродинамикой сглаженных частиц. Для этого он добавил диску разные уровни кривизны для его искривления, чтобы изучить влияние на спиральную структуру диска. Во всех случаях с искривленным диском, кроме малейших, спиральная структура исчезала.

Спиральная структура протопланетного диска крайне важна для планетообразования из-за гравитационной нестабильности, а полученные результаты улучшают наше понимание того, как эволюционируют звездные системы.

Соавтор д-р Ребекка Нилон с кафедры физики говорит: «Искривления будут тормозить планетообразование из-за гравитационной нестабильности, в том смысле, что эти спиральные структуры, фрагментируемые в сгустки, из которых в конечном итоге образуются планеты, находятся там, где структура диска будет нарушена. Все, что нарушает эту спиральную структуру, усложняет слипание и усложняет формирование планет из-за гравитационной нестабильности».

Вращающийся протопланетный диск на начальных стадиях искривления. Credit: University of Warwick

Вращающийся протопланетный диск на поздних стадиях искривления. Credit: University of Warwick

Ученые объясняют, что искривление нагревает диск, вызывая небольшие возмущения в скорости газа, когда он вращается. Газ должен быть охлажден, чтобы начал комковаться, поэтому во время нагрева диска структура спирального рукава стирается.

Существует несколько способов искривить протопланетный диск. Например: если большой объект, например звезда, проходит поблизости при облёте; если диск окружает двойную звездную систему, которая вращается не выровнено с диском; или если соседний источник газа аккрецируется на диск.

За последние годы количество показаний искажений протопланетных дисков значительно возросло, что может говорить о том, что они чаще встречаются во Вселенной, чем считалось ранее. Это также дает потенциальное объяснение большого количества массивных протопланетных дисков, не имеющих спиральной структуры.

Врач Нилон добавляет: «Обычно мы думаем, что эти диски формируются изолированно, но на самом деле это не так. У них хаотическое соседство, с большим количеством звезд поблизости, и может быть проходящая рядом звезда и гравитационного взаимодействия достаточно, чтобы вызвать искажение».

«Как только мы начали получать наблюдения за искривленными дисками, нам пришлось учитывать искажения в нашем моделировании. Нам нужно больше учитывать искажения в эволюции протопланетных дисков и понимать, что они могут влиять на текущие механизмы эволюции дисков и физику. Нам следует рассмотреть, как искажение влияет на все факторы образования планет».

Сахл Роутер говорит, что «это исследование сочетает два физических эффекта, которые ранее не совмещались: физику дисков с самогравитацией и искривление. Это важно, так как диски с самогравитацией изучались некоторое время, и это хорошо изученная область. Искривления – это идея гораздо более поздняя».

«Мы смоделировали это самым простым способом, чтобы могли быть действительно уверены в том, что мы сделали, и легко продемонстрировать это».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.