Астрономы узнали, какие нужны условия для формирования планет, похожих на Землю

«Результаты нашего исследования позволят пересмотреть сложившийся взгляд на временную шкалу формирования планет у многочисленных звезд, подобных Солнцу», — пояснил Эдуард Воробьев, астроном из Венского университета (Австрия) и ЮФУ в Ростове-на-Дону.

За последние годы ученые при помощи телескопа «Кеплер» и наземных обсерваторий открыли тысячи планет за пределами Солнечной системы. Большая часть из них оказалась так называемыми горячими Юпитерами, крупными газовыми гигантами, а также каменистыми планетами, масса которых в полтора-три раза превосходит массу Земли.

То, как формируются похожие на Землю планеты, превосходящие ее по размерам в несколько раз, — загадка, так как пока астрономам не удалось найти ни одной новой звездной системы, где бы возникали такие планеты. Это заставило многих ученых считать, что «суперземли» требуют экзотических условий формирования. Однако это противоречит тому, что такие экзопланеты чаще всего находят у ближайших нам светил.

Наконец, астрономы выяснили, какие именно условия способствуют рождению таких планет. Исследователи создали газопылевую компьютерную модель, внутри которой формируются звезда и ее будущие спутники. Как отмечают ученые, сегодня мы достаточно хорошо понимаем, как возникают планеты гиганты и как появляются зерна пыли, но почти ничего не знаем о том, что происходит после объединения единичных зерен пыли в относительно небольшие комки размером не более сантиметра. 

Существует несколько разных теорий, описывающих этот процесс, проверка которых была невозможна из-за отсутствия информации о поведении пыли в таких условиях. Когда эти данные были получены, ученые приступили к поискам объяснения того, как пыль и космическая галька превращаются в более крупные объекты, из которых могут формироваться планеты.

Меняя различные свойства компьютерной модели, в том числе вязкость материи и ее перемешанность, астрономы неожиданно обнаружили, что пыль и планеты начинают формироваться не через несколько сотен тысяч или миллионов лет после запуска процесса рождения звезды, как раньше считали планетологи, а сразу же после появления зародыша светила.

Зерна пыли сохраняют маленький размер — меньше микрометра — в большинстве протопланетных дисков и начинают объединяться в более крупные объекты, только если вязкость материи остается достаточно низкой. В таком случае в ближайших окрестностях светила уже за первые несколько сотен тысяч лет может возникнуть огромное число космических булыжников диаметром до метра, чья совокупная масса в сотни раз будет превышать земную. Это заметно повышает шансы на то, что часть из них успеет объединиться в крупные каменистые планеты, прежде чем газовые гиганты начнут опустошать звездную систему, поглощая газ и выбрасывая зародыши таких земель за ее пределы. Если такие планеты все же сформируются, то они будут концентрироваться на орбитах, расположенных на небольшом расстоянии от звезды. 

Эти модели, надеются ученые, помогут нам понять, как часто суперземли формируются у звезд, похожих на Солнце, и как много из них находятся внутри так называемой зоны жизни.