Астрофизики из Университета Центрального Ланкашира (UCLan) обнаружили, что планеты сразу после формирования имеют сплющенную форму, а не сферическую, как считалось ранее. Команда использовала компьютерное моделирование формирования планет в соответствии с теорией нестабильности протопланетных дисков, которая предполагает, что протопланеты формируются в короткие сроки в результате распада больших вращающихся протопланетных дисков.

Используя этот подход, команда определила свойства экзопланет, сравнила их с наблюдениями и исследовала механизм образования газовых планет-гигантов. Учёные сосредоточились на исследовании формы молодых планет и того, как они становятся большими газовыми планетами-гигантами - больше, чем Юпитер. Они также исследовали свойства планет, формирующихся в различных условиях, таких как температура окружающей среды и плотность газа.

Смоделированная протопланета, вид сверху (слева) и сбоку (справа). Источник: arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.01432.

Доктор Адам Фентон, руководитель исследования, сказал: «За последние три десятилетия было обнаружено множество экзопланет, которые представляют собой планеты, обращающиеся вокруг звёзд в других солнечных системах. Несмотря на наблюдение многих тысяч из них, то, как они формируются, остаётся необъяснимым. Считается, что они образуются либо в результате аккреции ядра - постепенного наращивания частиц пыли, которые слипаются, образуя всё более и более крупные объекты в течение длительного времени, либо в результате разрушения больших вращающихся протопланетных дисков вокруг молодых звёзд в короткие сроки, что мы называем “теорией нестабильности диска”. Эта теория привлекательна тем, что большие планеты могут формироваться очень быстро на больших расстояниях от своей звезды, это может объяснить некоторые наблюдения за экзопланетами. Это был чрезвычайно ресурсоёмкий вычислительный проект, потребовавший полмиллиона процессорных часов в британском центре высокопроизводительных вычислений DiRAC. Но результаты потрясающие и стоят затраченных усилий».

Компьютерное моделирование формирования планет в протопланетном диске. Источник: arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2402.01432.

Доктор Димитрис Стамателлос, преподаватель астрофизики в UCLan и соавтор исследования, добавил: «Мы изучаем формирование планет в течение длительного времени, но никогда раньше нам не приходило в голову проверить форму планет по мере их формирования в симуляциях. Всегда предполагалось, что они сферические. Мы были очень удивлены, когда они оказались сплюснутыми сфероидами».

Наблюдательное подтверждение уплощённой формы молодых планет может ответить на вопрос о том, как формируются планеты, указывая на менее популярную в настоящее время модель нестабильности диска, а не на стандартную теорию формирования планет путём аккреции ядра.

Исследователи также обнаружили, что новые планеты растут по мере того, как на них накапливается материал, преимущественно с полюсов, а не с экваторов.

Эти результаты имеют важное значение для наблюдений за молодыми планетами, поскольку они предполагают, что то, как планеты выглядят в телескоп, зависит от угла наблюдения. Подобные наблюдения за молодыми планетами важны для понимания механизма формирования планет.

Исследователи планируют развивать это открытие с помощью улучшенных вычислительных моделей, чтобы изучить, как на форму планет влияет среда, в которой они формируются, и определить их химический состав для сравнения с будущими наблюдениями космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Подробнее на iXBT