Согласно исследованию некоторых из самых старых звезд во Вселенной, строительные блоки таких планет, как Юпитер и Сатурн, вероятно, начинают формироваться, пока растет молодая звезда. Считалось, что планеты формируются только тогда, когда звезда достигает своего окончательного размера, но новые результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, предполагают, что звезды и планеты "растут" вместе.
Исследование, проведенное Кембриджским университетом, меняет представления о том, как формировались планетарные системы, включая нашу Солнечную систему, потенциально решая главную загадку астрономии.
Авторы исследования изучили атмосферы звезд белых карликов — древних, тусклых остатков звезд, подобных нашему Солнцу, — чтобы исследовать строительные блоки формирования планет. Обычно внутренности планет находятся вне досягаемости телескопов. Но особый класс белых карликов, известных как загрязненные системы, содержит тяжелые элементы, такие как магний, железо и кальций, в обычно чистой атмосфере.
Эти элементы, должно быть, произошли от небольших тел, таких как астероиды, оставшиеся от образования планет, которые врезались в белые карлики и сгорели в их атмосферах. Спектроскопические наблюдения за загрязненными белыми карликами позволяют исследовать внутренности этих разорванных на части астероидов, давая астрономам прямое представление об условиях, в которых они образовались.
Считается, что формирование планет началось с протопланетного диска, состоящего в основном из водорода, гелия и крошечных частиц льда и пыли, вращающегося вокруг молодой звезды. Согласно современной ведущей теории о том, как формируются планеты, частицы пыли прилипают друг к другу, в конечном итоге образуя все более и более крупные твердые тела. Некоторые из этих более крупных тел будут продолжать срастаться, становясь планетами, а некоторые останутся астероидами.
Исследователи проанализировали спектроскопические наблюдения атмосфер 200 загрязненных белых карликов из ближайших галактик. Согласно их анализу, смесь элементов, наблюдаемая в атмосферах этих белых карликов, может быть объяснена только тем, что многие из первоначальных астероидов когда-то расплавились, что привело к погружению тяжелого железа в ядро, в то время как более легкие элементы плавали на поверхности. Этот процесс, известный как дифференциация, привел к тому, что у Земли появилось ядро, богатое железом.
Причина наличия следов этих процессов может быть связана только с очень короткоживущими радиоактивными элементами, которые существовали на самых ранних стадиях планетарной системы, но распались всего за миллион лет. Другими словами, если эти астероиды были расплавлены чем-то, что существует очень короткое время на заре планетарной системы, то процесс формирования планет должен начаться очень рано. Исследование предполагает, что картина раннего формирования, вероятно, верна, и она вполне объясняет такие огромные планеты как Юпитер и Сатурн. По новой теории у них было достаточно времени, чтобы вырасти до своих нынешних размеров.
