Вчені представили єдину теорію формування кам’янистих планет, яка може пояснити походження суперземель і те, чому в межах однієї планетної системи вони так схожі за розмірами одна на одну.
Суперземлі – клас екзопланет, які більші за Землю. Деякі з них мають водневу атмосферу, що робить їх схожими на газових гігантів. Такі екзопланети часто знаходять поблизу своїх материнських зірок, що дає припущення про міграцію з більш віддалених орбіт. У роботі 2021 року, опублікованій у журналі Nature Astronomy, група вчених під керівництвом Батигіна і Морбіделлі припустила, що у Сонячній системі планети формувалися в різних кільцях протопланетного диска – внутрішньому, де утворилися малі кам’янисті планети, і зовнішньому – для масивних об’єктів.
У нашій моделі суперземлі формуються в холодній частині протопланетного диска і мігрують у внутрішню. Ця теорія пояснювала їхні маси та орбіти, але передбачала, що вони багаті на воду. Нові дослідження екзопланет показують, що суперземлі, навіть маючи водневу атмосферу, є кам’янистими.
Алессандро Морбіделлі, обсерваторія Лазурного берега
Крім того, вчені знайшли у суперземель нову цікаву особливість – у межах однієї планетної системи всі вони схожі одна на одну за розмірами та параметрами орбіт.
Відповідь на питання, як єдиний процес призвів до утворення кам’янистих планет у Сонячній системі та однорідних систем суперземель, пов’язана з теорією Батигіна і Морбіделлі, висунутою 2020 року.
Тоді вчені запропонували теорію про утворення галілеєвих супутників Юпітера. Її суть у тому, що сила, яка притягує частинки до Юпітера, і сила, яка тягне їх у зовнішньому потоці газу – врівноважені, що створює кільце будівельного матеріалу супутників. Тіла збільшуватимуться, доки від дії сили газу не вийдуть із кільця, після чого і припиниться їхнє зростання.
У новій роботі, підкріпленій і комп’ютерним моделюванням, учені припускають, що механізм формування суперземель подібний до цього процесу – кільце матеріалу стає “фабрикою планет”, що виробляє їх однаковими за розміром і параметрами орбіт. А коли вони стають досить великими, взаємодія з кільцем змушує їх мігрувати.
Якщо припустити, що перші тверді тіла формуються в таких кільцях, а не по всьому протопланетному диску, нова теорія може пояснити різні типи планетних систем. Якщо речовини в кільці мало, утворюється система, подібна до кам’янистих планет Сонячної системи, а якщо багато – планети зростають доти, доки не мігрують із кільця, внаслідок чого утворюється система схожих суперземель.