Как формируются и существуют планеты в двойных звездных системах

Космическая сага «Звездные войны», появившись более 40 лет назад, превратилась в уникальный культурный феномен и одновременно стала своего рода предсказанием в сфере астрономических открытий. Лишь в начале XXI века ученым удалось обнаружить несколько экзопланет, вращающихся в системах двойных звезд, подобно Татуину, месту рождения Энакина Скайуокера. Однако до недавнего времени тайна заключалась в том, как могли возникнуть такие массивные объекты — ведь одно из светил, казалось, должно было рассеивать вещество протопланетного диска, препятствуя формированию планетезималей.

В настоящее время известно о нескольких планетах, обращающихся вокруг двойных звездных систем, что позволяет утверждать: подобные Татуину вполне могут существовать в реальности. Однако, объяснить формирование таких тел в двойных звездных системах достаточно сложно. Обычно, менее массивное светило на ранних этапах формирования протопланетного диска выполняет функцию «смесителя». Гравитационные возмущения приводят к тому, что вещество движется слишком быстро, и планетезимали не могут образоваться. В результате газ и пыль в лучшем случае объединяются в астероиды и кометы, а большая часть материи просто устремляется к звездам.

Читайте также:  Машинное обучение помогло обнаружить пятьдесят новых планет

Основной гипотезой формирования планет в двойных звездных системах является захват планет-«сирот» из межзвездного пространства (в этом отношении двойные системы превосходят одиночные). Однако специалисты из Института внеземной физики Общества Макса Планка (Германия) и Кембриджского университета (Великобритания) придерживаются иной точки зрения. В новой научной работе авторами выступил Роман Рафиков ( Roman Rafikov) и Кедрон Силсби (Kedron Silsbee) — разработали более детальную компьютерную модель, отличную от предыдущих. Результаты симуляций, выполненных с ее использованием, будут опубликованы в следующем номере журнала Astronomy and Astrophysics.

Усовершенствованная модель отличается более широким набором параметров, описывающих развитие планетной системы. В частности, Рафиков и Силсби учли гравитационное воздействие протопланетного диска на формирование планетезималей. Анализ показал, что при определенных условиях оно существенно помогает нивелировать возмущения, вызванные второй звездой.

Читайте также:  У мертвой звезды нашли планету с атмосферой принципиально нового типа

Изначально считалось, что для предотвращения образования крупных тел из пыли, необходимо ее замедление в плотном газовом облаке. Однако наличие дополнительного светила в системе препятствовало формированию крупных объектов из мельчайших частиц твердой материи. Вместо этого, они сталкивались с высокой скоростью, что приводило к выделению энергии и, как следствие, к их испарению.

После серии симуляций новая, более детализированная модель определила условия, при которых планеты могут образовываться в двойных звездных системах. Для этого протопланетный диск должен быть максимально близок к круговой форме. Кроме того, планетезималям необходимо достичь размера хотя бы в десять километров в поперечнике до того, как вторая звезда начнет существенно влиять на него. В таком случае формирование планетной системы представляется вполне вероятным, что подтверждается компьютерным моделированием.

Читайте также:  «Сердце Плутона» определяет движения разреженной атмосферы карликовой планеты

Рафиков и Силсби использовали характеристики настоящей звездной системы – альфы Центавра – в своих расчетах. Эта система состоит из трех звезд, однако Проксима достаточно мала и находится на большом расстоянии от двух более крупных, поэтому она, вероятно, не оказала заметного влияния на формирование планет. Вокруг Проксимы экзопланеты были найдены и подтверждены, в то время как вокруг α Centauri A и B, сравнимых по размеру с нашим Солнцем, обнаружены только предполагаемые кандидаты. Новое моделирование также указывает на возможность существования этих планет.