Учёные представили единую теорию формирования каменистых планет, которая может объяснить происхождение суперземель и то, почему в пределах одной планетной системы они так похожи по размерам друг на друга.
Суперземли – класс экзопланет, которые крупнее Земли. У некоторых из них есть водородная атмосфера, что делает их похожими на газовых гигантов. Такие экзопланеты часто находят вблизи своих материнских звёзд, что даёт предположение о миграции с более удалённых орбит. В работе 2021 года, опубликованной в журнале Nature Astronomy, группа учёных под руководством Батыгина и Морбиделли предположила, что в Солнечной системе планеты формировались в разных кольцах протопланетного диска – внутреннем, где образовались малые каменистые планеты, и внешнем – для массивных объектов.
В нашей модели суперземли формируются в холодной части протопланетного диска и мигрируют во внутреннюю. Эта теория объясняла их массы и орбиты, но предсказывала, что они богаты водой. Новые исследования экзопланет показывают, что суперземли, даже имея водородную атмосферу, являются каменистыми.
Алессандро Морбиделли, обсерватория Лазурного берега
Кроме того, учёные нашли у суперземель новую интересную особенность – в пределах одной планетной системы все они похожи друг на друга по размерам и параметрам орбит.
Ответ на вопрос, как же единый процесс привел к образованию каменистых планет в Солнечной системе и однородных систем суперземель связан с теорией Батыгина и Морбиделли, выдвинутой в 2020 году.
Тогда учёные предложили теорию об образовании галилеевых спутников Юпитера. Её суть в том, что сила, притягивающая частицы к Юпитеру и сила, которая тянет их во внешнем потоке газа – уравновешены, что создаёт кольцо строительного материала спутников. Тела будут увеличиваться, пока от действия силы газа не выйдут из кольца, после чего и прекратится их рост.
В новой работе, подкреплённой и компьютерным моделированием, учёные предполагают, что механизм формирования суперземель подобен этому процессу – кольцо материала становится “фабрикой планет”, которая производит их одинаковыми по размеру и параметрам орбит. А когда они становятся достаточно большими, взаимодействие с кольцом заставляет их мигрировать.
Если предположить, что первые твёрдые тела формируются в таких кольцах, а не по всему протопланетному диску, новая теория может объяснить различные типы планетных систем. Если вещества в кольце мало, образуется система, подобная каменистым планетам Солнечной системы, а если много – планеты растут до тех пор, пока не мигрируют из кольца, в результате чего образуется система похожих суперземель.