За Юпитером нашли гигантскую «фабрику» планет: ученые раскрыли тайну рождения Солнечной системы

Международная группа ученых из Института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка сделала важное открытие, которое может изменить представления о ранней истории нашей Солнечной системы. Согласно исследованию, опубликованному в журнале The Astrophysical Journal, область сразу за орбитой Юпитера миллиарды лет назад могла стать крупнейшей «фабрикой» по производству планетезималей — космических тел, из которых позже сформировались планеты, астероиды и многие метеориты.

Как рождалась Солнечная система

Около 4,6 млрд лет назад Солнце только начинало свое существование. Вокруг молодой звезды вращался гигантский газопылевой диск, состоящий из мельчайших частиц пыли, льда и газа. Постепенно эти частицы сталкивались друг с другом, слипались и образовывали все более крупные структуры.

Сначала возникала так называемая космическая «галька» — небольшие твердые образования размером от миллиметров до сантиметров. Затем из них формировались планетезимали — объекты диаметром в десятки и сотни километров. Именно они стали строительным материалом для будущих планет.

Однако до сих пор ученые не могли точно объяснить, где именно в протопланетном диске процессы образования планетезималей происходили наиболее эффективно.

Юпитер оказался «архитектором» системы

Новое исследование показало, что ключевую роль в этом процессе сыграл Юпитер — крупнейшая планета Солнечной системы.

По расчетам ученых, спустя 2–4 млн лет после рождения Солнца Юпитер уже полностью сформировался. Его мощная гравитация начала активно воздействовать на окружающий газопылевой диск. Планета буквально расчистила пространство вдоль своей орбиты, создав огромный разрыв в диске.

Но самое интересное происходило сразу за этим разрывом.

Там образовалась зона повышенного давления газа — своеобразная «пылевая ловушка». В этой области частицы переставали дрейфовать к Солнцу и начинали массово накапливаться. Концентрация вещества становилась настолько высокой, что запускались процессы стремительного формирования планетезималей.

Фактически Юпитер создал идеальные условия для рождения новых космических тел.

Руководитель исследования Йоанна Дронжковска пояснила, что разные поколения планетезималей могли формироваться в одной и той же области, но в разные эпохи существования ранней Солнечной системы.

Космическая «фабрика» работала миллионы лет

Компьютерное моделирование показало, что процессы внутри «пылевой ловушки» были чрезвычайно сложными и продолжались очень долго.

Изначально в этой области преобладал рыхлый мелкозернистый материал. Однако со временем туда начали попадать и более плотные фрагменты вещества, сформировавшиеся ближе к Солнцу — в горячих внутренних областях системы.

Примерно через 500 тысяч лет после начала формирования планетезималей количество рыхлого вещества резко сократилось. Однако позже его объем снова начал увеличиваться и продолжал расти в течение следующего миллиона лет.

В итоге за орбитой Юпитера возникли сразу две различные популяции космических тел:

• первая состояла преимущественно из хрупкого и рыхлого материала;
• вторая — из более плотных и тяжелых фрагментов.

Ученые считают, что именно так возникло разнообразие метеоритов, которые сегодня находят на Земле.

Связь с древнейшими метеоритами

Особое значение исследованию придает тот факт, что результаты моделирования совпали с данными по углеродистым хондритам — древнейшим метеоритам Солнечной системы.

Эти метеориты считаются практически нетронутыми остатками первых планетезималей. Они содержат вещество, сохранившееся почти в неизменном виде со времен рождения Солнечной системы.

По сути, углеродистые хондриты представляют собой своеобразные «капсулы времени», позволяющие ученым изучать химический состав первичного космического вещества.

Новая работа объясняет, почему такие метеориты обладают разным внутренним строением и отличаются по составу. Вероятно, они формировались в одной и той же области за Юпитером, но в разные периоды эволюции протопланетного диска.

Почему это открытие важно

Исследование имеет значение не только для понимания прошлого нашей Солнечной системы.

Сегодня астрономы обнаружили уже тысячи экзопланет у других звезд. Многие из них также имеют гигантские планеты, похожие на Юпитер. Новые данные позволяют предположить, что подобные «пылевые ловушки» могут существовать и в других звездных системах.

Это означает, что механизмы формирования планет во Вселенной могут быть гораздо более универсальными, чем считалось ранее.

Кроме того, работа помогает объяснить, почему в Солнечной системе сформировались именно такие планеты и почему они расположены именно на нынешних орбитах.

По словам исследователей, существование «пылевых ловушек» сегодня выглядит одним из наиболее убедительных сценариев рождения планетезималей.

Следующий шаг — поиск аналогов у других звезд

Ученые надеются, что в ближайшие годы новые данные от космических телескопов позволят обнаружить подобные области формирования планет в молодых звездных системах.

Особые надежды исследователи связывают с современными радиотелескопами и обсерваториями, которые уже способны фиксировать структуры в протопланетных дисках вокруг далеких звезд.

Если теория подтвердится, человечество впервые сможет наблюдать процессы, благодаря которым миллиарды лет назад появились Земля, Марс, Юпитер и остальные планеты Солнечной системы.

И тогда станет окончательно ясно: крупнейшая планета нашей системы была не просто ее частью, а настоящим «архитектором» космического строительства.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что астрономы прослушали экзопланету K2-18b на радиосигналы — признаков инопланетной технологии не обнаружено