Почти все обнаруженные до сих пор планеты вне Солнца были огромными, размером с Юпитер и выше. Вопрос: могут ли планеты меньшего размера Земли существовать в одних и тех же звездных системах? Исследователи создали симуляцию, в которой крошечные планеты были помещены в ту же систему, что и большие планеты, чтобы посмотреть, смогут ли они собрать достаточно материала, чтобы стать такими же большими, как Земля. Они обнаружили, что одна близлежащая система - 55 Канкри - могла сформировать планеты земного типа с достаточным количеством воды в обитаемой зоне.
Постоянное открытие планет-гигантов, вращающихся вокруг звезд, отличных от нашего Солнца, усилило предположение, что в близлежащих планетных системах могут существовать миры типа Земли, способные поддерживать жизнь. Теперь исследователи, проводящие компьютерное моделирование для четырех соседних систем, которые содержат гигантские планеты размером с Юпитер, нашли такую, которая могла бы сформировать планету, подобную Земле, с подходящими условиями для поддержания жизни.
Вторая система, скорее всего, будет иметь пояс из скалистых тел размером с Марс или меньше. Две другие, как показывают модели, не имеют надлежащих условий для формирования планеты размером с Землю. Каждая система находится в пределах 250 световых лет от Земли (световой год составляет около 5,88 триллиона миль). Астрономы уже нашли доказательства того, что каждая система содержит по крайней мере две гигантские планеты относительно массы Юпитера, которые мигрировали близко к своим звездам, возможно, так же близко, как Меркурий к Солнцу.
Для каждой из четырех систем исследователи провели 10 компьютеризированных симуляций, которые помещали в систему эмбрионы малых планет или протопланеты, чтобы увидеть, способны ли они собрать больше материала и сформировать истинную планету размером с Землю. Каждое моделирование предполагало одинаковые условия в планетарной системе, за исключением того, что положение и масса каждой протопланеты были немного изменены, сказал Шон Рэймонд, исследователь докторской диссертации в Университете Колорадо, который принимал участие в работе, когда он был докторантом по астрономии в Университет Вашингтона.
Раймонд является ведущим автором статьи, описывающей исследование, опубликованное в июне в Astrophysical Journal. Соавторами являются Рори Барнс, научный сотрудник Университета Аризоны, который также принимал участие в работе в то время как аспирант UW по астрономии, и Натан Кейб, аспирант по астрономии. Работа финансировалась Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства, Институтом астробиологии НАСА и Национальным научным фондом.
«Интересно, что наши модели показывают обитаемую планету, планету с массой, температурой и содержанием воды, аналогичной Земле, которая могла бы сформироваться в одной из первых обнаруженных внесолнечных многопланетных систем», - сказал Барнс.
Недавние исследования показывают, что многие известные внесолнечные планетные системы имеют области, достаточно стабильные для поддержки планет, начиная от массы Земли до массы Сатурна. Модели UW тестировали формирование планет в системах под названием 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 и HD 74156. Исследователи предположили, что системы завершены и орбиты их гигантских планет хорошо установлены. Они также предполагали условия, которые могли бы позволить формирование небольших тел, которые могли бы развиться в скалистые, подобные Земле планеты.
В этих моделях ученые поместили эмбрионы планет размером с луну между гигантскими планетами и позволили им развиваться в течение 100 миллионов лет. Исходя из этих предположений, они обнаружили, что планеты планеты земного шара легко сформировались в 55 канкри, иногда с достаточным количеством воды и орбит в обитаемой зоне системы. Они обнаружили, что HD 38529, вероятно, будет поддерживать пояс астероидов и тела размером с Марс или меньшие тела, но никаких заметных планет земной группы. Никакие планеты не сформировались в HD 37124 и HD 74156.
«Что меня больше всего удивило, так это видение системы, которая образовывала планеты только размером с Марс или меньше», - сказал Рэймонд. «Все, что вырастет слишком большим, будет нестабильным, поэтому накопилось множество меньших протопланет, возможно, в одну десятую размера Земли»
Важно, сказал Кайб, что модели показали, что условия могут оставаться достаточно стабильными в течение 100 миллионов лет, чтобы у планетарного зародыша была возможность собрать больше вещества и превратиться в тело размером с Луну или Марс. «В нашей ранней системе именно так выглядела наша внутренняя солнечная система с сотнями тел такого размера», - сказал он.
В последние годы внеполярные планеты обнаруживаются с возрастающей частотой благодаря методам, которые обнаруживают планеты-гиганты по их гравитационному воздействию на их родительские звезды. Неизвестно, как развиваются планеты-гиганты, но считается, что они формируются далеко от своих звезд-хозяев, а затем мигрируют внутрь, выталкиваемые газовыми дисками, из которых они образовались. По словам Рэймонда, если миграция произойдет на поздних этапах развития системы, планеты-гиганты могут уничтожить большую часть материалов, необходимых для создания планет, подобных Земле. Он отметил, что, хотя присутствие планет-гигантов довольно хорошо установлено, пройдет некоторое время, прежде чем станет возможным обнаруживать гораздо меньшие планеты размером с Землю вокруг других звезд.
Для другой недавней статьи Раймонд провел более 450 компьютерных симуляций, чтобы отобразить гигантские орбиты планет, которые позволяют формироваться планетам, подобным Земле. Если гигантская планета находится слишком близко, это предотвратит накопление скалистого материала на планете размером с Землю. Это исследование показало, что только около 5 процентов известных систем планет-гигантов, вероятно, имеют планеты, подобные Земле. Но из-за длительного времени наблюдения и чувствительного оборудования, необходимого для обнаружения планет размером с Сатурн и Юпитер, возможно, в этой галактике может быть много планетных систем, таких как наша, сказал он.
Первоисточник: пресс-релиз UW
