Милый дом: Уникальная Солнечная система
Учеными во главе с астрофизиком Фредериком Расио (Frederic Rasio) было показано, что Солнечная система, на самом деле, представляет собой нечто особенное. Согласно их исследованию, если бы условия в молодой системе были лишь немного иными, в ней произошли бы совершенно другие — катастрофические — события. К примеру, часть планет рухнула бы на Солнце, а другие были бы выброшены прочь в космос.
Используя сложные, обрабатываемые на компьютере модели, исследователи впервые смоделировали весь процесс образования планетарной системы, с самого начала, с бесформенного газового облака и пыли вокруг материнской звезды, — и до конца, до «зрелой» системы с полным набором сформировавшихся планет. До сих пор теоретически описать процесс с такой высокой точностью не удавалось. Оказалось, что первые годы образования планетарной системы — весьма бурный, полный катастрофических событий период. И что если бы условия были хоть немного иными, ничего подобного Солнечной системе не появилось бы.
До того, как в 1990-е были открыты первые внесолнечные планеты, наша система оставалась единственной известной ученым. Это заметно снижало возможности для моделирования процессов формирования планетарных систем, и ученые формально не имели причин не считать ее редкостью во Вселенной. Сегодня же нам известны и такие системы, которые похожи на нашу («Планета, подобная нашей»), и совершенно отличные от нее («Экзотическая экзопланета»).
«Орбиты далеких планет, — рассказывает Фредерик Расио, — часто вытянутые, а не почти круговые, как у нас. Сами планеты расположены в крайне неблагоприятных условиях. Многие газовые гиганты, подобные Юпитеру, находятся так близко к своей звезде, что делают полный оборот за считанные дни. Так что современная астрономия просто нуждается в четких представлениях о процессе образования планетарных систем, учитывающих эти необычные варианты».
Группа Расио использовала весь массив данных об экзопланетах, обнаруженных за последние 15 лет. Задача, стоявшая перед ними, оказалась не из легких, ведь требовалось практически повторить весь путь от газа и пыли до отдельных планет, учесть гравитацию и излучение... но ученые справились. Конечно, даже самый мощный суперкомпьютер не смог бы осилить такую проблему, так что пришлось пренебречь некоторыми параметрами. К примеру, несущественными ученые сочли мелкомасштабные движения внутри газового облака — зато, скажем, гравитационные силы учитывали со всей возможной точностью.
Моделирование показало весь драматический процесс зарождения планетарной системы. Начальный газопылевой диск, из которого формируются планеты, вызывает их смещение к центру, к материнской звезде. Столпившись здесь, они начинают всерьез конкурировать за остатки газа — в результате этого процесса образуются планеты разных масс. Вдобавок, сблизившись друг с другом, планеты могут попадаться в резонансную гравитационную «ловушку», отчего их орбиты быстро начинают вытягиваться, а некоторые из них даже выбрасываются прочь из системы, в глубокий космос. Но понемногу газовый туман рассеивается — и из него проступают грандиозные очертания молодой планетарной системы.
«Подобная бурная история, — говорит Фредерик Расио, — оставляет не так много шансов на формирование столь стабильной и удачной системы, как Солнечная». К примеру, слишком массивный газопылевой диск превращает процесс формирования планет в настоящую анархическую свалку, в результате которых появляется большое количество газовых гигантов, а орбиты планет оказываются сильно вытянутыми. Наоборот, чересчур маленькое первоначальное облако сформирует мелкие и холодные планеты, вроде Нептуна.
Словом, нам чрезвычайно повезло оказаться в столь благоприятном окружении! Как повезло нам и с нашей прекрасной Луной, без которой все, возможно, было бы иначе. Читайте об этом: «Бесценный спутник».
По публикации PhysOrg.Com