Новое моделирование на суперкомпьютере дает ключ к разгадке тайны пропавших без вести планет

Формирование планет — одно из возможных объяснений появления колец и промежутков в газовых и пылевых дисках вокруг молодых звезд. Но эта теория не может объяснить, почему редко можно найти планеты, связанные с кольцами. Новое моделирование на суперкомпьютере показывает, что после создания кольца планета может уйти и покинуть кольцо. Это не только подтверждает теорию планет необходимых для образования колец, но и моделирование показывает, что мигрирующая планета может создавать множество паттернов, соответствующих тем, которые на самом деле наблюдаются в дисках.

Молодые звезды окружены протопланетными дисками из газа и пыли. Одна из самых мощных решеток радиотелескопов в мире, ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), наблюдала множество более плотных и менее плотных колец и промежутков в этих протопланетных дисках. Гравитационные эффекты от планет, образующихся в диске, являются одной из теорий, объясняющих эти структуры, но последующие наблюдения за планетами вблизи колец в основном не увенчались успехом.

Источник: ALMA.

Сравнение трех фаз образования и деформации кольца, обнаруженных в этих симуляциях с помощью ATERUI II (вверху), с реальными примерами, наблюдаемыми с помощью ALMA (внизу).

В исследовании группа из Университета Ибараки, Университета Когакуин и Университета Тохоку в Японии использовала самый мощный в мире суперкомпьютер, посвященный астрономии, ATERUI II в Национальной астрономической обсерватории Японии, чтобы смоделировать случай, когда планета удаляется от своего первоначального образования. Их результаты показали, что в диске с низкой вязкостью, кольцо, образованное в исходном местоположении планеты, не перемещается по мере того, как планета мигрирует внутрь. Команда определила три отдельных этапа. В Фазе I первоначальное кольцо остается нетронутым, поскольку планета движется внутрь. В Фазе II начальное кольцо начинает деформироваться, а второе кольцо начинает формироваться на новом месте планеты. В фазе III первоначальное кольцо исчезает, и остается только последнее кольцо.

Эти результаты помогают объяснить, почему планеты редко наблюдаются вблизи внешних колец, а три фазы, идентифицированные при моделировании, хорошо совпадают с паттернами, наблюдаемыми в реальных кольцах. Наблюдения с более высоким разрешением с телескопов следующего поколения, которые смогут лучше искать планеты, близкие к центральной звезде, помогут определить, насколько хорошо это моделирование соответствует реальности.