Астрономы нашли механизм рождения планет по ускоренному сценарию
Крупные зародыши планет могут формироваться почти сразу после появления протопланетного диска, рассказывают астрономы в статье, принятой к публикации в Astronomy&Astrophysics. Как сообщается в пресс-релизе Российского научного фонда, поступившем в редакцию N+1, открытие позволит лучше понять процессы, происходящие при формировании экзопланет, а также объяснить, как формируются суперземли.
Астрономам до сих пор до конца не ясно, как формируются разные типы планет. Достоверно известно, что на начальном этапе вокруг молодой звезды образуется протопланетный диск из космической пыли и газа. Дальнейшие процессы, предшествующие формированию небесного тела, до сих пор вызывают споры. Одни ученые считают, что крошечные частицы пыли соединяются в более крупные объекты, а затем превращаются в зародыши планет — планетезимали. Если такой объект притянет к себе много газа, он превращается в газовый гигант, как Юпитер, а если нет — в каменистую планету, как Земля. Однако это медленный процесс и есть вероятность, что газ рассеется еще до формирования газового гиганта. Другие исследователи утверждают, что газовые гиганты возникают в результате внезапных коллапсов в наиболее плотных и холодных областях протопланетного диска. Этот процесс в миниатюре копирует процесс формирования звезд. Сегодня наиболее привлекательной считается первая теория, однако она не способна объяснить все разнообразие наблюдаемых экзопланет. Поэтому астрономы пытаются создать сценарий, который бы мог точно объяснить происходящие в протопланетном диске процессы.
Группа астрономов под руководством Эдуарда Воробьева, научного сотрудника Венского технического университета (Австрия) и Южного федерального университета (Россия), предложила новое объяснение механизма формирования планет. Для этого исследователи проанализировали эволюцию молодых звезд. Ранее считалось, что рост пылевых частиц идет медленно и формирование планет начинается в дисках возрастом около миллиона лет. Однако исследователи показали, что эти процессы начинаются намного раньше, почти одновременно с образованием диска и самой звезды.
Чтобы проследить процесс роста частиц пыли и формирования планеты на ранних стадиях развития, ученые использовали метод гидродинамического моделирования. Он предполагает, что околозвездные газ и пыль можно рассматривать как сжимаемую жидкость и применить к ее описанию стандартные уравнения гидродинамики. Симуляция начиналась с гравитационного коллапса молекулярного облака и рождения звездного ядра с массой примерно равной солнечной. За этим следовало образование звезды и протопланетного диска, состоящего из частиц двух типов — более одного микрометра и менее одного микромента.
Моделирование показало, что протопланетный диск растет крайне быстро — масса входящих в него частиц достигает десятков и даже сотен земных масс еще до того, как звезда перейдет на следующую стадию эволюции и превратится в переменную T Тельца (если расстояние от светила больше одной астрономической единицы). Пыль, сравнимая по размеру с бактериями (менее 1 микрометра), может в результате слипания превратиться в метровый валун уже спустя сто тысяч лет после образования звезды. Валуны, общая масса которых превышает земную в несколько сотен раз, дрейфуют по направлению к звезде, что облегчает процесс образования небесных тел на небольшом расстоянии от светила. Именно в этих областях космический телескоп «Кеплер» обнаружил многочисленные планеты, названных суперземлями из-за их массы, превышающей массу Земли в несколько раз.
«Результаты нашего исследования позволят пересмотреть сложившийся взгляд на временную шкалу формирования планет у многочисленных звезд, подобных Солнцу», — комментирует Воробьев. Изучение процессов, происходящих при формировании экзопланет, также поможет ученым лучше понять структуру и строение космических тел, находящихся в том числе и в Солнечной системе.
К 1 июня 2018 года достоверно подтверждено существование 3786 экзопланет. Недавно астрономы обнаружили систему, в которой находятся сразу три землеподобные планеты. Кроме того, ученым также удалось найти систему с тремя суперземлями, которые вращаются вокруг холодного карлика.
Кристина Уласович
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.