Образование планет во Вселенной


За последние 25 лет ученые открыли более 4000 планет за пределами нашей Солнечной системы. От относительно небольших каменных и водных миров до невероятно горячих газовых гигантов! Открытые планеты показывают нам удивительное разнообразие космических миров.

Само проявление этого разнообразия не является неожиданным для ученых. Куда как сложнее построить компьютерные модели, с помощью которых ученые могли бы изучать формирование планет, также объяснить откуда возникают такие очень разные планеты.
Очень большой проблемой научного мира является попытка объяснить на построенных моделях наблюдаемое распределение масс планет, обнаруженных вокруг других звезд. Большинство из них попали в категорию промежуточных масс - планеты с массой в несколько масс Земли, примерно равной массе Нептуна. Даже в контексте Солнечной системы формирование Урана и Нептуна остается загадкой.
Ученые из университетов Цюриха и Кембриджа, связанные со швейцарской исследовательской корпорацией NCCR PlanetS, теперь предложили альтернативное объяснение, подкрепленное всесторонним моделированием. Их результаты были опубликованы в научном журнале Nature Astronomy .

Две противоположные силы…
«Когда планеты формируются из так называемого протопланетного диска из газа и пыли, движущим механизмом может быть гравитационная нестабильность», - заявляет Лючио Майер, соавтор исследования и профессор вычислительной астрофизики в Цюрихском университете и член NCCR PlanetS. В этом процессе пыль и газ в диске слипаются под действием силы тяжести и образуют плотные спиральные структуры. Затем они превращаются в планетарные строительные блоки и, в конечном итоге, в планеты.

Масштаб, в котором происходит этот процесс, очень велик - охватывает масштаб протопланетного диска. «Но на более коротких расстояниях - в масштабе отдельных планет - преобладает другая сила: магнитные поля, развивающиеся рядом с планетами», - уточняет Майер. Эти магнитные поля заряжают и возбуждают газ и пыль диска и таким образом влияют на формирование планет. «Чтобы получить полную картину процесса формирования планет, важно не только моделировать крупномасштабную спиральную структуру в диске. Также необходимо учитывать мелкомасштабные магнитные поля вокруг растущих планетных строительных блоков », - говорит ведущий автор исследования, бывший докторант Майера, а ныне научный сотрудник Кембриджского университета Хунпин Дэн.

… Две силы, которые трудно понять одновременно
Однако различия в масштабе и природе гравитации и магнетизма делают очень сложной задачей интеграцию двух этих сил в одну и ту же модель планетарного образования. До сих пор компьютерное моделирование, которое хорошо отражало действие одной из сил, обычно плохо работало с другой.
Чтобы добиться успеха, команда разработала новую технику моделирования. Для этого требовались знания в различных областях: во-первых, им требовалось глубокое теоретическое понимание гравитации и магнетизма. Затем исследователи должны были найти способ перевести понимание в код, который мог бы эффективно вычислять эти противоположные силы согласованно, в унисон. Наконец, из-за огромного количества необходимых вычислений потребовался мощный компьютер, такой как «Piz Daint» в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS).

Решена ли загадка десятилетней давности?
Несмотря ни на что, все это удалось свести воедино, сложить вместе, что в нужное время и привело к прорыву. «С помощью нашей модели мы смогли впервые показать, что магнитные поля мешают растущим планетам продолжать накапливать массу за пределами определенной точки. В результате планеты-гиганты становятся более редкими во Вселенной, а планеты средней массы - гораздо более частыми - аналогично тому, что мы наблюдаем в действительности », - объясняет Хунпин Дэн.
Эти результаты - только первый шаг, но они ясно показывают важность учета большего количества физических процессов при моделировании формирования планет. Наше исследование, говорят ученые, помогает понять возможные пути образования планет средней массы, которые очень распространены в нашей галактике.

«Все это также помогает нам понять протопланетные диски в целом», - заключает Равит Хеллед, соавтор исследования и профессор теоретической астрофизики в Цюрихском университете и член NCCR PlanetS.
Так мало-помалу, небольшими шажками астрофизика приоткрывает нам тайны образования Вселенной и открывает дорогу в космос.


Comments 7


@peshehod,

Наверное есть категория людей, готорых зашвырнуться куда-то к черту на рога. Вот и сейчас в стране создается такая ситуация, что хочется закрыть глаза и очнуться на какой нибудь другой планете.

23.02.2021 13:30
0

@mgaft1, Сегодня в новостях слушал об инициативе 44 школ в Сан-Франциско переименоваться. Убрать из наименований школ имена Вашингтона, Линкольна, других деятелей, поскольку эти люди имели отношение к расизму, сексизму или рабству. Просто офигеть, это же основы американской истории...

23.02.2021 15:15
0

@peshehod, Это точно. Особенно Линкольн. Он же хотел всех чернокожих отправить обратно в Африку. Каков мерзвец! 😊

Вообще сейчас учат деток в школе бороться с "белостью" в себе. Эта борьба распределена на 8 стадийЮ из которых моя любимая - предатель "белости".

23.02.2021 16:29
0

@mgaft1, да я читал вашу статью. Честно говоря, офигеваю... И боюсь: российское подражательство "Америке" принимает у нас обычно гротескные формы, от которых мы сами потом и смеемся, а больше рыдаем!

24.02.2021 13:03
0