Гигантски планети и комети се бият във формиращия планета диск

Изображение от телескопа ALMA в Чили - не е концепция за художник - на младата звезда HD 163296. Звездата е заобиколена от диск с газ и прах, където се смята, че най-малко 3 гигантски планети се образуват ... извеждайки я с тази система бъдещи комети и астероиди. Изображение чрез ALMA / S. Dagnello / Istituto Nazionale di Astrofisica.

Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) - със седалище в Рим, Италия - обяви ново проучване на 23 май 2019 г., което осигурява ключов поглед върху процеса, чрез който слънчевите системи изграждат своите планети. Изследването се основава на наблюдения с телескопа ALMA в Чили. Той изследва дали аномалните характеристики в разпределението на прах и газ в диска за формиране на планетата на далечна звезда - наречен HD 163296 - могат да възникнат от взаимодействие на гигантските планети на системата с нейните планезимали или блокове за изграждане на планетата. Останалите пластезимали, онези, които не влизат във формиране на планети, един ден ще станат астероиди и комети на тази система.

Новото проучване е публикувано в рецензирания Astrophysical Journal .

От векове астрономите теоретизират, че планетите се образуват в сплескан диск от газ и прах, обгръщащи току-що родена звезда. През 2014 г. ALMA стана първата снимка на тези обиколни звезди, по-специално първо изображение на ярки концентрични пръстени в диск, около звездата HL Tau. Така процесът, по който се раждат слънчевите системи, се разкрива. Оттогава ALMA улавя още по-мащабни структури в заобикалящите дискове - пролуки, пръстени и спираловидни рамена - повечето от тях смятат, че са свързани с присъствието на млади планети и произтичат от взаимодействието на гравитацията на новите планети със своята заобикалящата среда. Изявление на INAF обясни:

Сред най-добре проучените дискове, наблюдавани от ALMA, е този около HD 163296, 5-годишна звезда, която е около два пъти по-голяма от масата на нашето слънце. Дискът на HD 163296 е както масивен (малко по-малко от една десета от масата на слънцето), така и широк (около 500 au, два пъти външната граница на пояса на Койпер в Слънчевата система) и се предлага да бъде дом на поне три планети с маса, състояща се между два пъти по-голяма от тази на Уран и тази на Юпитер. Последните наблюдения на ALMA позволиха пространствено и композиционно да характеризират структурата на диска HD 163296 до ниво, което по-рано не е изтеглено, и показват как прахът все още е доста изобилен (повече от 300 пъти масата на Земята) в този диск, независимо от възрастта му и произведени поне три гигантски планети. Същите наблюдения разкриха и някои странни поведения на пространственото разпределение на праха, което не може лесно да се обясни само в резултат на взаимодействието му с газа и новообразуваните гигантски планети.

Тъй като планетите се образуват в диск, прахът в диска се смята за погълнат, така че той намалява с течение на времето. Астрономите очакваха прахът да изчезне с времето от региона веднага в най-вътрешната планета на HD 163296. В същото време, те мислеха, че прахът, идващ от външните области на диска, трябва да се натрупва извън орбитите на втората и третата планета. Наблюденията на ALMA разкриха, че регионите вътре в първата планета и между първата и втората планети имат едни от най-високите концентрации на прах в целия диск. Новото проучване изследва дали тези аномални прахови характеристики могат да възникнат от взаимодействието на гигантските планети с компонент на диска, който досега не е бил отчетен: планетесималите.

Диего Турини от INAF - водещ автор на изследването - каза:

От изследването на Слънчевата система знаем, че зрелите циркулярни дискове като HD 163296 не са съставени само от газ и прах, но съдържат и невидима популация от малки планетни обекти, подобни на нашите астероиди и комети.

Астрономът Диего Турини от Istituto Nazionale di Astrofisica, със седалище в Рим. Той ръководи екип, който изследва дребномащабни структури в здрача в диска около звездата HD 163296. Изображение чрез INAF.

Turrini и неговите колеги извършиха компютърни симулации, показващи как по време на растежа на трите гигантски планети HD 163296, по-голяма и по-голяма част от заобикалящата ги група планетимали се инжектира по много ексцентрични и много наклонени орбити, подобни на тези на кометите в нашата Слънчева система, Франческо Марзари от университета в Падова, съавтор на проучването, коментира:

Основният резултат от това динамично възбуждане е по-високата честота на жестоки сблъсъци сред планетесималите.

Екипът установява, че сблъсъците между планетесималите остават доста нежни, докато гигантските планети не се приближат до крайната си маса, но след това те бързо нарастват стократно в насилие и започват да смилат планетимасите. Марзари каза:

Тези яростни сблъсъци попълват праховата популация в диска. Новият прах, произведен от този процес, обаче има различно орбитално разпределение от първоначалния и се концентрира главно на две места: орбиталната област в рамките на първата гигантска планета и пръстена между първата и втората гигантски планети.

Прочетете повече подробности за резултата от изследването тук

Леонардо Тести, също съавтор на проучването и ръководител на Центъра за подкрепа на ALMA на Европейската южна обсерватория, заяви:

Това проучване е започнато като проект за намиране на път, за да се проучи дали динамичното възбуждане, причинено от новообразуваните гигантски планети, може действително да доведе до наблюдателни ефекти. Като такъв, ние просто надраскахме повърхността на този процес и неговите последици. Независимо от това, неговата физическа рецепта е доста проста: масивни планети, образуващи се в диск с планетни знаци. Като се има предвид широкото подписване на възможни млади планети-гиганти, които откриваме с ALMA, и продължителната продължителност на динамичните ефекти, причинени от тяхната поява, може би ще търсим процес, който е доста често срещан сред циркулярните дискове.

И така се дава отговор на въпроса как са направени нашата Земя и Слънчева система!

Графика, показваща диска с ледени пластезимали, скрити в обиколката на диска HD 163296, гледани отгоре и отстрани. Младите планети-гиганти бързо създават голяма популация от екзокомети, действащи като високоскоростни снаряди за другите тела. Изображение чрез D. Turrini / INAF-IAPS.

Долен ред: Новите телескопични наблюдения на млада звезда HD 163296 показват пръстени прах в околния прашен облак, което показва, че гигантските планети взаимодействат с малки тела, които ще станат астероиди и комети.

Източник: Възобновяване на съотношението между прах и газ в кръгови звездни дискове поради формирането на гигантски планети: случаят на HD 163296

Прочетете повече чрез INAF