Как рождаются гигантские “планеты-изгои” 

Международная команда астрономов, возглавляемая специалистами Шанхайской астрономической обсерватории Китайской академии наук, попыталась объяснить происхождение загадочных свободно плавающих объектов планетарной массы (ОПМ). Эти небесные тела, называемые также “планетами-изгоями” или “космическими бродягами”, представляют собой нечто среднее между звёздами и планетами по массе. Долгое время ученые бились над разгадкой рождения этих необычных астрономических объектов. Кажется, теперь ответ в их руках. 

Космические сироты

Свободно плавающими объектами планетарной массы астрономы называют космические тела, которые свободно дрейфуют в межзвёздном пространстве, не находясь в гравитационной связи с какой-либо звездой. Их масса, как правило, составляет менее 13 масс Юпитера, что делает их меньше звёзд, но значительно больше известных нам планет. ОПМ часто встречаются в молодых звёздных скоплениях. Ярким примером является, например, знаменитое скопление Трапеции в туманности Ориона.  

Теории и предположения

Долгое время существовали две основные гипотезы: либо это "неудавшиеся" звёзды, не набравшие достаточной массы для начала термоядерных реакций, либо планеты, выброшенные из своих планетных систем в результате гравитационных взаимодействий. Однако ни одна из этих теорий не могла полностью объяснить наблюдаемые особенности ”планет-изгоев”, в частности, их большое количество в двойных системах и синхронизированное движение со звёздами.  

Столкновение дисков

Новая теория, предложенная международной командой, основана на результатах гидродинамического компьютерного моделирования. Учёные воссоздали процесс столкновения околозвёздных дисков – газопылевых колец, окружающих молодые звёзды.  

Согласно полученным результатам, при сближении двух дисков на скорости 2-3 км/с и расстоянии 300-400 астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца) гравитационное взаимодействие между ними приводит к образованию "приливных мостов" из газа. Эти структуры становятся нестабильными и разрушаются, формируя плотные нити, которые затем фрагментируются в компактные ядра. Именно из этих ядер и образуются ОПМ с массой около 10 масс Юпитера.  

"Наши симуляции показывают, что ОПМ формируются в результате хаотической динамики молодых звёздных скоплений", – объясняют авторы исследования.  

Уникальные особенности

Стоит отметить, что ОПМ отличаются от планет и звёзд не только своим происхождением, но и составом. Они наследуют материал из внешних областей околозвёздных дисков, где относительно мало тяжёлых элементов. Многие "космические бродяги” также сохраняют газовые диски диаметром до 200 а.е., что открывает возможность формирования спутников или даже планет вокруг этих объектов.