Формированию планет способствуют возникающие вокруг звезд пылевые вихри

Существует устойчивое мнение, что материалом для формирования планет являются протопланетные диски, окружающие во Вселенной молодые звезды. Но каков механизм создания планет, до недавних пор оставалось секретом.

По мнению ученых, кольца пыли имеют внутри мельчайшие зерна космического мусора, диаметр которых достигает лишь нескольких микрометров. Под воздействием силы притяжения данные зерна формируются в более крупные комки, превращаясь затем в огромный булыжник, в 10 раз превышающий размеры нашей планеты. Иногда такие тела принимаются собирать газ вокруг себя, вследствие чего превращаются в ядра гигантских, как Юпитер, планет.

Однако в данной, вроде бы очень логичной теории, есть неувязка. При моделировании этого процесса наглядно видно: становясь достаточно большой, глыба из космического мусора начинает медленнее вращаться вокруг собственной звезды, из-за чего протопланета  постепенно притягивается к центру системы. Далее события могут развиваться лишь по двум сценариям: это либо столкновение формирующихся тел, либо приближение их к звезде на такое расстояние, когда она их поглотит.

Исходя из данной теории, чем дальше от звезды происходит формирование глыбы, те она должна быть меньше по причине того, чтобы она не начала движение к центру системы. Так, если, например, взять нашу Солнечную систему, то на расстоянии, где располагается наша планета, космический мусор мог привести к образованию небесного тела, по диаметру не превышающего одного метра. В районе же пояса Койпера, который находится за пределами орбиты Нептуна, будущие планеты не могут иметь ядра, превышающие один миллиметр.  По мнению ученых, это является достаточно серьезной в космической науке проблемой, поскольку в случае, когда тело становится чрезвычайно большим, очень скоро оно будет разрушено.

Альтернативный сценарий был предложен теоретиками. На их взгляд, в пылевом диске ввиду перепадов давления возникают локальные вихри. При попадании туда ядер планет те начинают расти, пока постепенно не достигнут достаточно больших размеров, когда они «падают» на звезду. При наблюдении с наземной обсерватории ALMA за звездой Oph IRS 48, находящейся от Земли в 390 световых годах, было установлено наличие вихрей в пылевых кольцах, которые обращаются вокруг этой звезды.

Исходя из более ранних наблюдений за данной системой, в кольце существует огромный пробел, что свидетельствует о наличии вращающейся вокруг звезды планеты, масса которой десятикратно превышает массу Юпитера.

При помощи аппаратуры обсерватории ALMA Нинке ван дер Марел из Лейденской обсерватории в Нидерландах совместно со своими коллегами смогла провести наблюдения за звездой на трёх разных длинах волн, одна из которых является чувствительной к зернам космической пыли в диаметре от миллиметра, другая позволяет рассмотреть песчинки шириной примерно 50 микрометров, третья – горячий газ. Вследствие этого ученым удалось установить, что мелкие песчинки пыли и газ способны формировать кольца вокруг звезды Oph IRS 48 из равномерно распределённого материала. Однако зерна, достигающие в диаметре 1 миллиметра, группируются в структуры, которые по форме напоминают полумесяц и располагаются лишь по одну сторону звезды, что может быть свидетельством удержания их вихрями.

Но может ли в действительности  из такого «пыльного полумесяца» сформироваться планета? По мнению ван дер Марел, данная структура находится в достаточном удалении от звезды, что означает, что она, вполне вероятно, является местом зарождения комет. «Возможно, в ближайшее время мы обнаружим подобные ловушки для пыли неподалеку от других звезд, и что они будут располагаться в непосредственной близости от центра системы, что послужит предпосылкой к формированию планеты», — надеется ван дер Марел.

По комментариям астрофизика Филиппа Армитаджа из университета Колорадо, данная теория формирования планет посредством  вихревого  «инкубатора»  звучит вполне разумно. Однако она порождает еще одну проблему: в системе, подобной Oph IRS 48, газовые гиганты, схожие с Юпитером, еще большие перепады давления, ввиду чего вихри только усилятся. Загадка из области: что является первопричиной – курица или яйцо.

В заключение можно сказать: несмотря на косвенное экспериментальное подтверждение теории астрофизиков, ученые еще не скоро смогут дать однозначный ответ на вопрос о природе формирования планет.