Блукають Всесвітом без зірок: учені з'ясували, звідки беруться планети-бродяги

На просторах Всесвіту у вічному польоті перебуває дуже багато планет-вигнанців або планет-бродяг, або планет, що вільно плавають. Ніхто не знає їхньої точної кількості, але припускають, що ці планети, які не пов'язані з жодними зірками, спочатку були викинуті зі своїх зоряних систем. Автори нового дослідження, опублікованого на сервері препринтів arXiv, спробували з'ясувати, як насправді виникли такі планети і ось до чого вони прийшли. Про це пише Universe Today.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Планети-ізгої бродять міжзоряним простором самостійно, відірвані від будь-яких зв'язків із зірками або іншими планетами. Це загадкові об'єкти, а тому їх дуже складно виявити. На сьогодні відомо тільки кілька сотень таких об'єктів, але припускають, що їх можуть бути мільйони і навіть трильйони.

Учені припустили два способи формування планет-бродяг:

• вони можуть формуватися, як і більшість планет, у протопланетних дисках навколо молодих зірок;
• вони можуть формуватися так само, як це роблять зірки з хмар газу і пилу.

Що стосується планет, які сформувалися поруч із зіркою, то вчені припустили, що існують різні механізми викиду цих об'єктів із зоряних систем:

• вони можуть бути викинуті в результаті взаємодії зі своїми зірками в подвійній зоряній системі;
• вони можуть бути викинуті під час прольоту зірки або внаслідок взаємодії між планетами.

Автори дослідження змоделювали планети-ізгої, що виникають унаслідок взаємодії між планетами, і ті, які виникають у подвійних зоряних системах, де взаємодія з їхніми зірками викидає їх. Науковці дійшли висновку, що поодинокі зірки не можуть пояснити наявність великої кількості планет, що вільно плавають, тому вся увага була зосереджена на подвійних зоряних системах.

Основою для моделювання стала подвійна зірка TOI 1338, у якої є планета BEBOP-1. Використання відомої подвійної системи з підтвердженою планетою забезпечило міцну основу для моделювання, яке охоплювало період 10 млн років.

Під час моделювання враховували кілька параметрів: початкову масу протопланетного диска, дистанцію між зірками і рівень турбулентності в диску. Ці параметри сильно впливають на планети, що формуються. Також учені використовували загальну масу подвійної зоряної системи, співвідношення мас і орбіти зірок. Сумарна зоряна маса TOI 1338 становить приблизно 1,3 маси Сонця, що відповідає середній масі подвійних зоряних систем — приблизно 1,5 маси Сонця.

Учені виявили, що подвійні зоряні системи ефективно продукують планети-бродяги. У моделюванні кожна подвійна система викидала в середньому від двох до семи планет із масою понад одну масу Землі. Для планет-гігантів з масою понад 100 мас Землі кількість викинутих планет падала до 0,6 викинутих планет на систему. Моделювання також показало, що більшість планет викидаються з протопланетних дисків у період від 0,4 до 4 млн років після початку формування. Вчені також виявили, що рівень турбулентності в протопланетному диску впливає на викид планети. Турбулентність також впливає на масу викинутих планет.

Але автори також визнають недоліки моделювання і кажуть, що потрібно більше спостережень, щоб точно зрозуміти природу формування планет-ізгоїв. Під час майбутнього дослідження вчені хочуть визначити, чи існують відмінності в хімічному складі між вільно плаваючими планетами. Це обмежило б типи зірок, навколо яких вони формуються, і місце їхнього формування в протопланетних дисках.

Як уже писав Фокус, у Китаї створили ядерний реактор, який можна використовувати для оснащення космічних кораблів. Поки що це не повноцінний ядерний двигун, але китайські вчені після серії успішних тестів роблять перші кроки до його створення. За допомогою такого двигуна астронавти зможуть долетіти до Марса за 3 місяці, замість семи.