Компьютерное моделирование, проведенное исследователями из Университета Ланкашира, показывает, что внешние области двойных звездных систем могут создавать планеты более эффективно, чем орбиты вокруг изолированных звезд, таких как Солнце. Исследование противоречит десятилетиям научного убеждения в том, что такая среда враждебна формированию планет.
Мэтью Тисдейл, ведущий автор исследования, отмечает, что вблизи двух звезд окружающая среда чрезвычайно неспокойна. Однако в более отдаленных регионах сценарий полностью меняется. Протопланетный диск может стать достаточно нестабильным, чтобы фрагментироваться под действием собственной гравитации, запуская процесс быстрого создания множества молодых миров.
Запретная зона ограничивает хаотическую область
Моделирование нарисовало карту вращающихся дисков газа и пыли, окружающих молодые двойные звезды. Рядом с двумя звездами мощные гравитационные силы образуют «запретную зону», турбулентную область, где не может образоваться ни одна планета. Этот гравитационный барьер действует как естественный фильтр, предотвращающий агрегацию планетарного материала.
Однако за пределами этого критического предела динамика обратная. Диску удается накопить достаточно массы, чтобы фрагментироваться из-за гравитационной нестабильности — явления, которое быстро порождает большое количество планет, в основном газовых гигантов, подобных Юпитеру.
Ускоренное формирование за пределами гравитационного барьера
Димитрис Стамателлос, соавтор исследования и профессор астрофизики Ланкаширского университета, подчеркивает, что протопланетные диски в двойных системах могут быть «чрезвычайно продуктивными» после преодоления опасной зоны. Компьютерное моделирование показывает, что планеты появляются с удивительной скоростью и в большом количестве, когда гравитационная среда наконец стабилизируется.
Исследование также предполагает, что сложные гравитационные силы могут вытолкнуть некоторые недавно образовавшиеся планеты, отправив их в межзвездное пространство в качестве блуждающих тел. Этот ускоренный процесс двойного образования в сочетании с выбросом планет формирует население миров вокруг двойных звездных систем.
Татуин может оказаться более распространенным, чем предполагалось
Результаты имеют прямое значение для понимания циркумбинарных экзопланет. Астрономы идентифицировали более 50 планет, вращающихся вокруг двух солнц. Среди этих миров есть несколько, обнаруженные на широких, далеких орбитах от своих звезд-хозяев. Результаты показывают, что реальные версии Татуина с его двумя солнцами могут быть гораздо менее редкими, чем считало научное сообщество.
Это открытие предлагает жизнеспособное объяснение того, как этим планетам удается формироваться и выживать, несмотря на одновременное действие противоположных гравитационных сил. Бинарные системы больше не рассматриваются как планетарные пустыни, а считаются фабриками миров.
Мощные инструменты открывают новые возможности наблюдений
Исследователи указывают, что будущие наблюдения с помощью высокоточных инструментов произведут революцию в этой области. ALMA (Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы), космический телескоп Джеймса Уэбба и будущий Чрезвычайно Большой Телескоп обладают достаточной чувствительностью для обнаружения протопланетных дисков в двойных системах.
Эти инструменты смогут:
- Идентифицируйте диски, образующие планеты вокруг далеких двойных звезд
- Фиксируйте прямые доказательства гравитационной фрагментации в режиме реального времени.
- Карта распределения материала и плотности газа в дисках
- Подтвердить теоретические модели посредством спектроскопических наблюдений
- Выявить популяции недавно сформировавшихся планет, все еще заключенных в диски
Технологический прогресс превращает симуляции в конкретные наблюдения, позволяя астрономам стать свидетелями рождения миров. Следующее десятилетие обещает данные наблюдений, которые подтвердят или уточнят теоретические предсказания, сделанные Тисдейлом и работой его команды.