Симуляції пояснюють відсутність планет на місці їх утворення на диску

Утворення планет -- одне з можливих пояснень наявності кілець і розривів, які спостерігаються в дисках газу і пилу навколо молодих зірок. Але ця теорія не може пояснити, чому рідко зустрічаються планети, пов’язані з кільцями. Нові суперкомп’ютерні симуляції показують, що після створення кільця планета може віддалитися й залишити кільце позаду.

Це не тільки підкріплює планетарну теорію утворення кілець, симуляції також показують, що планета при міграції може створювати різноманітні патерни, які відповідають спостережуваним на дисках.

Молоді зорі оточені протопланетними дисками з газу та пилу. Один із найпотужніших у світі радіотелескопів, ALMA (Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив), спостерігав різноманітні патерни більш щільних та менш щільних кілець і проміжків у цих протопланетних дисках. Гравітаційні ефекти від планет, що утворюються в диску, є однією з теорій, що пояснюють ці структури, але подальші спостереження у пошуку планет поблизу кілець в основному були невдалими.

У цьому дослідженні команда з Університету Ібаракі, Університету Когакуін та Університету Тохоку в Японії використала найпотужніший у світі суперкомп’ютер, призначений для астрономії, "ATERUI II" в Національній астрономічній обсерваторії Японії для симуляції випадку, коли планета віддаляється від свого початкового місця формування.

Їхні результати показали, що в диску з низькою в’язкістю кільце, сформоване у місці початкового розташування планети, не переміщується у міру того, як планета мігрує всередину. Команда визначила три окремі фази. У фазі I початкове кільце залишається неушкодженим у міру просування планети всередину. У фазі II початкове кільце починає деформуватися, а на новому місці планети починає формуватися друге кільце. На фазі III початкове кільце зникає, і залишається тільки останнє.

Порівняння трьох фаз утворення та деформації кілець, виявлених у цих симуляціях за допомогою ATERUI II (зверху) з реальними прикладами, які спостерігалися ALMA (внизу). Пунктирні лінії в симуляції представляють орбіти планет, а сірі області вказують на регіони, не охоплені обчислювальною областю моделювання. У верхньому рядку зліва направо показані отримані в симуляціях протопланетні диски на початку планетарної міграції (Фаза I), під час планетарної міграції (Фаза II) та в кінці планетарної міграції (Фаза III). Credit: Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Ці результати допомагають пояснити, чому планети рідко спостерігаються поблизу зовнішніх кілець, а три фази, визначені в симуляціях, добре збігаються з патернами, що спостерігаються в реальних кільцях. Спостереження з більш високою роздільною здатністю за допомогою телескопів наступного покоління, які зможуть краще шукати планети поблизу центральної зорі, допоможуть визначити, наскільки ці симуляції відповідають реальності.

Результати з’явилися в статті К.Д. Канагави та ін. «Пилові кільця як слід від формування планет у протопланетному диску» в The Astrophysical Journal від 12 листопада 2021 року.

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