Новое исследование Уорикского университета демонстрирует влияние проходящих звезд, смещенных двойных звезд и проходящих газовых облаков на формирование планет в ранних звездных системах.
Ученые смоделировали, как подобные космические события могут деформировать протопланетные диски , места рождения планет, на ранней стадии эволюции солнечных систем. Их результаты опубликованы сегодня в Astrophysical Journal в исследовании, финансируемом Королевским обществом и Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам, входящим в состав UK Research and Innovation.
Солнечные системы формируются из протопланетных дисков, массивных вращающихся облаков газа и пыли, которые в конечном итоге сливаются в множество планет, которые мы видим во Вселенной. Когда эти диски молоды, они образуют спиральные структуры, и вся их пыль и материал затягиваются в плотные рукава массивным гравитационным эффектом вращения диска.
Но астрономы обнаружили удивительное количество протопланетных дисков, которые, несмотря на то, что они достаточно массивны, чтобы иметь спиральную структуру , не показывают никаких признаков такового. Команда Университета Уорика исследовала, что может помешать диску сформировать спиральную структуру.
Кандидат наук. Студент Саль Роутер с физического факультета университета создал трехмерную гидродинамическую модель нормального плоского самогравитирующего диска, используя технику, называемую гидродинамикой сглаженных частиц. К этому он добавил разные уровни кривизны диску, чтобы деформировать его, чтобы изучить влияние на спиральную структуру диска. Во всех искривлениях, кроме самых маленьких, спиральная структура исчезла.
Спиральная структура протопланетного диска жизненно важна для формирования планет из-за гравитационной нестабильности, и результаты улучшают наше понимание того, как развиваются солнечные системы.
Соавтор, доктор Ребекка Нилон, научный сотрудник отдела физики Стивена Хокинга, говорит, что «деформации будут препятствовать формированию планет из-за гравитационной нестабильности в том смысле, что эти спиральные структуры, которые фрагментируются на комки, которые в конечном итоге образуют планеты, находятся там, где диск структура будет нарушена. Все, что нарушает эту спиральную структуру, затрудняет возникновение этого скопления и затрудняет формирование планет из-за гравитационной нестабильности».
Ученые объясняют, что варп нагревает диск, вызывая небольшие возмущения скорости газа на его орбите. Газ должен быть холодным, чтобы слипаться, поэтому при нагревании диска структура спиральных рукавов стирается.
Есть несколько способов деформации протопланетного диска. Несколько примеров включают в себя; если крупный объект, такой как звезда, пролетает поблизости во время пролета; если диск окружает двойную звездную систему, орбита которой не совпадает с диском; или если ближайший источник газа скапливается на диске.
В последние годы количество свидетельств искривленных протопланетных дисков значительно увеличилось, что позволяет предположить, что они более распространены во Вселенной, чем считалось ранее. Это также обеспечивает потенциальное объяснение большого количества массивных протопланетных дисков, которые не имеют спиральной структуры.
Доктор Нилон добавляет, что «обычно мы думаем, что эти диски формируются изолированно, но на самом деле это не так. Это хаотичное соседство с множеством звезд поблизости, и у вас может быть звезда, которая проходит рядом, и этого гравитационного взаимодействия достаточно. чтобы вызвать эту деформацию».
«Как только мы начали получать наблюдения за искривленными дисками, нам пришлось начать учитывать деформации в нашем моделировании. Нам нужно больше учитывать деформации в эволюции протопланетных дисков и понимать, что деформации могут влиять на существующие механизмы эволюции дисков и физику. влияют на все факторы формирования планет».
Саль Роутер говорит, что «это исследование сочетает в себе два физических эффекта, которые раньше не сочетались, физику самогравитирующих дисков с искривлением . поле. Деформации — гораздо более поздняя идея».
«Мы смоделировали это самым простым способом, чтобы мы могли быть действительно уверены в том, что мы сделали, и легко продемонстрировать это».
