Міжнародна команда астрономів, до якої увійшли науковці з Цюріхського університету, розкрила унікальний механізм формування об’єктів планетарної маси в молодих зоряних скупченнях, пов’язаний із зіткненнями навколозоряних дисків та їхньою гравітаційною взаємодією.
Об’єкти планетарної маси (ОПМ) давно спантеличували астрономів своїм загадковим походженням. Ці космічні мандрівники вільно дрейфують у просторі. Вони не обертаються навколо жодної зірки. Їхня маса менша за тринадцять мас Юпітера.
Космічні кочівники в зоряних скупченнях
У таких молодих зоряних скупченнях, як Трапеція в Оріоні, виявлено численні ОПМ. Традиційні теорії пропонували два основні сценарії їхнього утворення. Вони могли бути невдалими зорями, що не змогли набрати достатньо маси. Альтернативно, це могли бути планети, викинуті зі своїх сонячних систем внаслідок гравітаційних взаємодій.
Нове дослідження пропонує третій, абсолютно інший механізм формування цих об’єктів. Вчені використали високоточне гідродинамічне моделювання для вивчення процесів у молодих зоряних скупченнях. Результати показали несподіваний сценарій утворення ОПМ.
“ОПМ не вписуються в існуючі категорії зірок або планет,” – пояснює Лусіо Мейєр з Цюріхського університету, один з авторів дослідження. “Наші симуляції показують, що вони, ймовірно, утворюються в результаті зовсім іншого процесу.”
Унікальний механізм формування
Команда астрономів з Цюріхського університету, Університету Гонконгу, Шанхайської астрономічної обсерваторії та Каліфорнійського університету в Санта-Крузі провела детальне моделювання. Вони зосередилися на зіткненнях навколозоряних дисків – обертових кілець газу і пилу навколо молодих зірок.
Під час близького проходження таких дисків виникають потужні гравітаційні взаємодії. Вони розтягують і стискають газ, формуючи так звані “приливні мости”. Це видовжені структури матеріалу між дисками, що взаємодіють.
Комп’ютерні симуляції показали подальшу еволюцію цих мостів. Вони розпадаються на щільні нитки газу і пилу. Ці нитки продовжують фрагментуватися, утворюючи компактні ядра. При перевищенні критичного порогу маси відбувається колапс, що призводить до формування ОПМ.
Маса типового об’єкта, що утворюється в результаті цього процесу, становить близько десяти мас Юпітера. До 14% усіх ОПМ формуються парами або трійками, що пояснює високу частоту подвійних систем серед цих об’єктів у деяких скупченнях.
Відмінності від планет і зірок
Об’єкти планетарної маси, що формуються через зіткнення дисків, мають унікальні властивості. Вони утворюються паралельно із зорями, забираючи матеріал із зовнішніх країв навколозоряних дисків. Це відрізняє їх від викинутих планет.
Ще одна важлива відмінність полягає в динаміці руху. ОПМ рухаються синхронно із зорями у своєму скупченні. Це створює характерний рух, який можна відрізнити від інших об’єктів.
Особливо цікавим відкриттям є те, що багато ОПМ зберігають власні газові диски. Це відкриває захоплюючу можливість – навколо цих космічних кочівників потенційно можуть формуватися супутники або навіть планети. Така перспектива розширює наше розуміння різноманіття планетних систем.
“Це відкриття частково змінює наше уявлення про космічне розмаїття,” – зазначає співавтор дослідження Лусіо Мейєр. “ОПМ можуть представляти третій клас об’єктів, народжених не з сировини зореутворюючих хмар або через процеси планетоутворення, а скоріше з гравітаційного хаосу зіткнень дисків.”
У щільних зоряних середовищах, таких як Трапецієподібне скупчення, часті зустрічі дисків можуть генерувати сотні об’єктів планетарної маси. Це пояснює їхню значну кількість у молодих зоряних скупченнях та відкриває новий погляд на формування небесних тіл у нашому Всесвіті.
