В городе появился новый тип планет, хотя вы не найдете его в таких старых солнечных системах, как наша. Это скорее этап формирования, через который могут пройти планеты, подобные Земле. И его существование помогает объяснить отношения между Землей и нашей Луной.
Планета нового типа представляет собой огромную вращающуюся массу в форме пончика из горячей испаренной породы, образованную в виде столкновения объектов размером с планету. Пара ученых за исследованием, объясняющим этот новый тип планеты, назвали его «синестия». Саймон Лок, аспирант Гарвардского университета, и Сара Стюарт, профессор кафедры наук о Земле и планет в Калифорнийском университете, Дэвис, скажи, что Земля была когда-то синестией.
Современная теория формирования планет выглядит следующим образом: когда образуется звезда, оставшийся материал движется вокруг звезды. Этот оставшийся материал называется протопланетным диском. Материал коагулирует в более крупные тела, поскольку меньшие сталкиваются и соединяются вместе.
По мере того как тела становятся все больше и больше, сила их столкновений становится все больше и больше, а когда сталкиваются два больших тела, их скалистый материал тает. Затем вновь созданное тело охлаждается и становится сферическим. Понятно, что именно так сформировались Земля и другие каменистые планеты в нашей Солнечной системе.
Лок и Стюарт посмотрели на этот процесс и спросили, что произойдет, если получившееся тело будет быстро вращаться.
Когда тело вращается, в игру вступает закон сохранения момента импульса. Этот закон гласит, что вращающееся тело будет вращаться, пока внешний крутящий момент не замедлит его. Часто используемый пример из фигурного катания помогает объяснить это.
Если вы когда-либо смотрели фигуристов, а кто нет, их действия очень поучительны. Когда один фигурист вращается быстро, она вытягивает руки, чтобы замедлить скорость вращения. Когда она складывает руки обратно в свое тело, она снова ускоряется. Ее момент импульса сохраняется.
Это короткое видео показывает фигуристов и физику в действии.
Если вам не нравится фигурное катание, этот использует Землю, чтобы объяснить момент импульса.
Теперь возьмите пример с пары фигуристов. Когда они оба поворачиваются, и они оба объединяются, держа друг друга за руки, их момент импульса складывается и сохраняется.
Замените двух фигуристов двумя планетами, и именно это хотели смоделировать два ученых, участвовавших в исследовании. Что произойдет, если два больших тела с высокой энергией и большим угловым моментом столкнутся друг с другом?
Если бы у двух тел были достаточно высокие температуры и достаточно высокий момент импульса, сформировался бы новый тип планетарной структуры: синестия. «Мы посмотрели на статистику гигантских воздействий и обнаружили, что они могут сформировать совершенно новую структуру», - сказал Стюарт.
«Мы посмотрели на статистику гигантских воздействий и обнаружили, что они могут сформировать совершенно новую структуру». - Профессор Сара Стюарт, факультет наук о Земле и планетах в Калифорнийском университете, Дэвис.
Как объясняется в пресс-релизе UC Davis, для образования синестии часть испаренного материала, возникшего в результате столкновения, должна выйти на орбиту. Когда сфера сплошная, каждая точка на ней вращается с одинаковой скоростью, если не с одинаковой скоростью. Но когда часть материала испаряется, его объем увеличивается. Если он расширяется достаточно, и если он движется достаточно быстро, он покидает орбиту и образует огромную синестию в форме диска.
Другие теории предполагают, что два достаточно больших тела могут образовать орбитальную расплавленную массу после столкновения. Но если бы у этих двух тел было достаточно энергии и температуры, чтобы испарить часть породы, полученная синестия заняла бы гораздо большее пространство.
«Основная проблема с поиском синестий вокруг других звезд заключается в том, что они не живут долго. Это переходные, развивающиеся объекты, которые создаются во время формирования планеты ». - Профессор Сара Стюарт, Калифорнийский университет в Дэвисе.
Эти синестии, вероятно, не будут длиться очень долго. Они будут быстро остывать и сгущаться обратно в скалистые тела. Для тела размером с Землю синестия может длиться всего сто лет.
Структура синестии проливает свет на то, как образуются луны. Земля и Луна очень похожи по составу, поэтому, скорее всего, они образовались в результате столкновения. Возможно, что Земля и Луна образовались из одной и той же синестии.
Эти синестии были смоделированы, но они не наблюдались. Тем не менее, космический телескоп Джеймса Уэбба будет способен всматриваться в протопланетные диски и наблюдать за формированием планет. Будет ли наблюдаться синестия?
«Это переходные, развивающиеся объекты, которые создаются во время формирования планеты». - Профессор Сара Стюарт, Калифорнийский университет в Дэвисе
В обмене электронной почтой с Space Magazine, д-р Сара Стюарт из Калифорнийского университета в Дэвисе, одна из ученых, участвовавших в исследовании, рассказала нам, что «главная проблема с поиском синестий вокруг других звезд заключается в том, что они не длятся долго. Это переходные, развивающиеся объекты, которые создаются во время формирования планеты ».
«Таким образом, лучший выбор для нахождения скалистой синестии - это молодые системы, где тело находится близко к звезде. Для газовых планет-гигантов они могут образовывать синестию на период своего формирования. Мы приближаемся к тому, чтобы создавать образы дисков в других звездных системах ».
Как только мы получим возможность наблюдать формирование планет в их околозвездных дисках, мы можем обнаружить, что синестии встречаются чаще, чем редко. На самом деле, планеты могут пройти стадию синестии несколько раз. Д-р Стюарт сказал нам: «Основываясь на статистике, представленной в нашей статье, мы ожидаем, что большинство (более половины) каменистых планет, образующихся подобно Земле, стали синестиями один или несколько раз во время гигантской ударной стадии аккреции. »
