Моделирование позволило найти «недостающие планеты»
AstroNews.ru - 13 Ноября 2021 23:01:11
Формирующиеся планеты являются одним из возможных объяснений колец и щелей, наблюдаемых в дисках из газа и пыли, окружающих молодые звезды. Но эта гипотеза с трудом объясняет, почему в действительности на месте колец редко удается обнаружить планету. Новое численное моделирование, проведенное на суперкомпьютере, показывает, что после формирования кольца планета может переместиться за его границы. Это не только является аргументом в поддержку планетной гипотезы образования колец, но модель также показывает, что мигрирующая планета может формировать большое количество разных структур, в действительности обнаруживаемых в дисках в результате наблюдений.
Молодые звезды окружены протопланетными дисками, состоящими из газа и пыли. Один из наиболее мощных в мире радиотелескопов под названием ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) наблюдал большое разнообразие плотных и менее плотных колец и щелей в таких протопланетных дисках. Гравитационное влияние планет, формирующихся в диске, являются одной из гипотез, призванных объяснить эти структуры, но проводимые дополнительные наблюдения, ставившие целью обнаружить планеты в границах этих колец, чаще всего оставались безуспешными.
В этом новом исследовании команда из Университета Ибараки, Япония, и других японских университетов использовала самый мощный в мире суперкомпьютер, предназначенный для астрономических расчетов, ATERUI II Национальной астрономической обсерватории Японии, для моделирования случая движения планеты в сторону от исходного места ее формирования. Эти результаты показали, что в диске с низкой вязкостью материала кольцо, формируемое на исходном месте образования планеты, не смещается при движении планеты внутрь планетной системы. Команда идентифицировала три отдельных фазы. В Фазе I исходное кольцо сохраняет начальную форму при движении планеты в сторону звезды. В Фазе II исходное кольцо начинает деформироваться, а на новом месте нахождения планеты начинает формироваться еще одно кольцо. В Фазе III первичное кольцо исчезает, и остается лишь вторичное кольцо.
Эти результаты помогают объяснить, почему планеты так редко удается наблюдать вблизи внешних колец, а три фазы, которые были продемонстрированы в ходе проведенных симуляций, хорошо соответствуют структурам, наблюдаемым в реальных кольцах. Еще точнее подтвердить или опровергнуть результаты этого моделирования помогут наблюдения при помощи телескопов следующего поколения, которые будут иметь более широкие возможности поисков планет, лежащих близко к центральной звезде.
Результаты опубликованы в журнале Astrophysical Journal; главный автор К.Д. Канагава (K.D. Kanagawa).