Симуляции объясняют отсутствие планет на месте их образования на диске

Образование планет – одно из возможных объяснений наличия колец и разрывов, наблюдаемых в дисках газа и пыли вокруг молодых звезд. Но эта теория не может объяснить, почему редко встречаются планеты, связанные с кольцами. Новые суперкомпьютерные симуляции показывают, что после создания кольца планета может удалиться и оставить позади кольцо.

Это не только подкрепляет планетарную теорию образования колец, симуляции также показывают, что мигрирующая планета может создавать разнообразные паттерны, соответствующие наблюдаемым дискам.

Молодые звезды окружены протопланетными дисками газа и пыли. Один из самых мощных радиотелескопов в мире, ALMA (Атакамский большой миллиметровый/субмиллиметровый массив), наблюдал разнообразные паттерны более плотных и менее плотных колец и промежутков в этих протопланетных дисках. Гравитационные эффекты от образующихся в диске планет являются одной из теорий, объясняющих эти структуры, но дальнейшие наблюдения в поиске планет вблизи колец в основном были неудачными.

В этом исследовании команда из Университета Ибараки, Университета Когакуин и Университета Тохоку в Японии использовала самый мощный в мире суперкомпьютер, предназначенный для астрономии, ATERUI II в Национальной астрономической обсерватории Японии для симуляции случая, когда планета удаляется.

Их результаты показали, что в диске с низкой вязкостью кольцо, сформированное в месте начального расположения планеты, не перемещается по мере того, как планета мигрирует внутрь. Команда определила три отдельные фазы. В фазе I начальное кольцо остается невредимым по мере продвижения планеты внутрь. В фазе II начальное кольцо начинает деформироваться, а на новом месте планеты начинает формироваться второе кольцо. На фазе III начальное кольцо исчезает и остается только последнее.

Сравнение трех фаз образования и деформации колец, обнаруженных в этих симуляциях с помощью ATERUI II (сверху) с реальными примерами, которые наблюдались ALMA (внизу). Пунктирные линии в симуляции представляют орбиты планет, а серые области указывают на регионы, не охваченные вычислительной областью моделирования. В верхней строке слева направо показаны полученные в симуляциях протопланетные диски в начале планетарной миграции (Фаза I), во время планетарной миграции (Фаза II) и в конце планетарной миграции (Фаза III). Credit: Kazuhiro Kanagawa, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Эти результаты помогают объяснить, почему планеты редко наблюдаются вблизи наружных колец, а три фазы, определенные в симуляциях, хорошо совпадают с паттернами, наблюдающимися в реальных кольцах. Наблюдения с более высоким разрешением с помощью телескопов следующего поколения, которые смогут лучше искать планеты вблизи центральной звезды, помогут определить, насколько эти симуляции соответствуют реальности.

Результаты появились в статье К.Д. Канагавы и др. «Пылевые кольца как след от формирования планет в протопланетном диске» в Astrophysical Journal от 12 ноября 2021 года.

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