Наличие колец в газопылевом диске вокруг молодой звезды указывает на процесс формирования планет, однако наблюдать эти объекты чрезвычайно сложно. Компьютерное моделирование помогло понять, почему планеты перемещаются на новые орбиты.
Вокруг молодых звезд часто формируются вращающиеся облака из газа и пыли, в которых можно увидеть кольца – признаки зарождения планет. Обнаружить сами планеты, однако, крайне сложно. Недавнее исследование японских астрофизиков предлагает объяснение этому явлению, указывая на миграцию планет к другим орбитам. Статья В журнале была опубликована работа Кацухиро Канагавы (Kazuhiro Kanagawa) и его соавторов The Astrophysical Journal.
Остаточное вещество, появившееся после рождения звезды, формирует газопылевой диск. Этот диск вращается вокруг молодой звезды, получая от её излучения подсветку и нагрев. В дальнейшем из этого материала формируются планеты. Двигаясь сквозь протопланетный диск, будущая планета увеличивается в размерах, создавая свободное пространство по ходу своего вращения. Таким образом, в диске появляется сравнительно пустой «пробел», брешь. У его внешнего края накапливаются относительно крупные частицы, образуя кольцевидную структуру.
Современные телескопы позволяют наблюдать эти кольца в протопланетных дисках, окружающих далекие звезды. Обнаружить же планеты, связанные с ними, значительно сложнее крайне редко. Новое исследование, проведенное учеными из Национальной астрономической обсерватории Японии, предполагает, что причиной послужила смена орбит планет. Для моделирования использовался самый современный суперкомпьютер, предназначенный для астрономических вычислений ATERUI II, исследование показало, что при конкретных значениях плотности и вязкости вещества в протопланетном диске кольцо сохраняет свое положение и не перемещается вместе с формирующейся планетой.
Согласно проведенным расчетам, развитие процесса происходит в три стадии. На первом этапе планета приближается к звезде, в то время как ее кольцо сохраняет исходное положение. Затем, на втором этапе, кольцо, утратив прежнее гравитационное воздействие со стороны планеты, начинает постепенно разрушаться, и запускается процесс формирования кольца на новой орбите. Завершающий, третий этап характеризуется полным рассеянием первого кольца и формированием второго.
Моделирование дало результаты, которые хорошо соответствуют фактическим данным наблюдений. Исследователи проанализировали изображения, полученные с помощью радиотелескопа ALMA, и запечатлевшие кольцевые структуры в газопылевых дисках вокруг удаленных звезд. Они продемонстрировали, что среди этих структур можно легко выделить кольца, отражающие каждый из трех этапов разрушения. При этом планеты, связанные с этими кольцами, находятся на иных орбитах и остаются невидимыми.