Физики «подружили» две модели формирования Солнечной системы

Физики из Юго-Западного Исследовательского Института уточнили модель образования планет Солнечной системы. Оказалось, что если увеличить время на формирование ядер будущих планет, то компьютерное моделирование оказывается способным объяснить возникновение газовых гигантов. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Астрономы делят эволюцию Солнечной системы на две больших стадии: образование протопланет из протопланетного диска и их миграцию на устойчивые орбиты, соответствующие современному положению. Этим стадиям соответствуют две основные модели: во-первых, небулярная гипотеза, включающая в себя формирование звезды из газового облака и возникновение протопланет, а во-вторых, модель Ниццы, вступающая в силу после рассеяния протопланетного диска. Новая работа стыкует эти модели между собой.

Авторы взяли в качестве основы теорию образования протопланет путем слияния частиц размером от нескольких сантиметров до метра в протопланетном диске. Расчеты, произведенные на ее основе, ранее объясняли только возникновение планет размером с Землю. Однако, вместо нескольких массивных тел, предшественников газовых гигантов, компьютерное моделирование предсказывало образование еще сотен планет земного типа. В новой работе физики замедлили процесс слияния частиц между собой настолько, чтобы образующиеся протоядра успевали гравитационно взаимодействовать друг с другом.

Оказалось, что при таких взаимодействиях протоядра могут выталкивать своих собратьев из плоскости протопланетного диска, лишая их тем самым «пропитания», необходимого для роста планетезималей. В зависимости от начальных условий новая модель предсказывала образование от одного до четырех массивных тел. Их расположение хорошо согласуется с моделью Ниццы, описывающей последующие события: миграцию планет в процессе формирования Солнечной системы. По словам авторов, коллектив по сути описал процессы, приводящие к начальным условиям модели Ниццы.

Более ранние модели предполагали, что планеты образовались в результате осаждения вещества протопланетного диска на крупные (порядка километра в диаметре) тела, которые слипались между собой в процессе развития. Но до сих пор ученым не удавалось объяснить, как столь медленный процесс мог привести к образованию планет всего за несколько миллионов лет до полного рассеяния диска.