Исследователи из Университета Ланкашира бросили вызов десятилетиям научного скептицизма, продемонстрировав, что планеты формируются более эффективно во внешних областях двойных звездных систем, чем вокруг изолированных звезд. Используя сложное компьютерное моделирование, команда смоделировала протопланетные диски — облака газа и пыли, в которых рождаются миры — вокруг пар молодых звезд. Результаты показывают, что, хотя близость двух звезд создает зону, враждебную формированию планет, более отдаленные регионы предлагают идеальные условия для быстрого возникновения множества планет.
Запретная зона и благоприятная среда
Мэтью Тисдейл, ведущий автор исследования, объяснил, что две близлежащие звезды создают «запретную зону», где интенсивные гравитационные силы предотвращают любую агломерацию материи в планетарные тела. В этом неспокойном регионе окружающая среда слишком жестока для формирования миров. По мере удаления от пары звезд хаотические силы значительно уменьшаются, позволяя протопланетному диску достичь состояния гравитационной неустойчивости.
Димитрис Стамателлос, соавтор и профессор астрофизики британского университета, описал это критическое явление: «Как только опасная зона будет преодолена, планеты смогут формироваться быстро и в больших количествах». В результате гравитационной нестабильности материал становится настолько плотным, что фрагментируется под собственным весом, вызывая ускоренное образование множества планет, особенно газовых гигантов, подобных Юпитеру. Этот механизм радикально контрастирует с внутренней зоной, где гравитационная турбулентность делает окружающую среду невозможным для слипания материи.
Изменчивая судьба циркумбинарных миров
Не все планеты, возникшие в двойных системах, остаются на стабильной орбите. Гравитационная сложность этих сред может полностью выбросить некоторые миры, превратив их в блуждающие планеты, которые в одиночку дрейфуют в межзвездном пространстве. Другим, однако, удается утвердиться на орбитах вокруг пары звезд, получая обозначение циркумбинарных планет.
- Астрономы уже каталогизировали более 50 околоземных экзопланет.
- Большинство из них занимают орбиты вдали от двух главных звезд.
- Некоторые из них являются газовыми гигантами, что соответствует теоретическим предсказаниям.
- Современные инструменты могут обнаруживать эти системы с возрастающей точностью.
- Недавние открытия подтверждают вычислительные модели, разработанные десятилетия назад.
Наблюдения подтверждают именно то, что предсказывает моделирование: планеты находятся на широких орбитах, сохраняя значительное расстояние от своих звезд-хозяев. Такое согласие между теорией и наблюдениями повышает надежность вычислительных моделей, используемых командой из Ланкашира.
Перспективы миров с двумя солнцами
Исследование открывает захватывающие перспективы для поиска экзопланет с характеристиками, похожими на вымышленный Татуин, планету Люка Скайуокера, которая вращается вокруг двух солнц в сериале «Звездные войны». Как отметили исследователи, миры, вращающиеся вокруг двух солнц, могут оказаться «гораздо менее редкими, чем мы предполагали». На протяжении десятилетий научное сообщество считало бинарные системы враждебной и маловероятной средой для укрытия планет. Теперь моделирование предполагает обратное во внешних областях этих систем. Этот сдвиг в перспективе может объяснить растущую частоту, с которой астрономы находят околоземные экзопланеты в последних данных наблюдений, подтверждая новое понимание разнообразия планетарной среды во Вселенной.
Развитие технологий наблюдения
Результат исследования открывает новые возможности для высокоточных астрономических наблюдений. Такие инструменты, как ALMA (Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атакамы), расположенная в Чили, обладают достаточной чувствительностью для обнаружения протопланетных дисков вокруг двойных звезд. Действующий сейчас космический телескоп Джеймса Уэбба может анализировать химический состав и структуру этих дисков с беспрецедентной детализацией. Вскоре Чрезвычайно Большой Телескоп, который в настоящее время находится в стадии строительства, позволит астрономам не только наблюдать за формирующими планеты дисками, но и потенциально стать свидетелями процесса гравитационной фрагментации практически в реальном времени. Исследование было опубликовано 27 апреля в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества», одном из самых престижных астрономических изданий в мире, объединяющем эти результаты в международной научной литературе.
