Формирование архитектуры солнечной системы на основе фундаментальных физических принципов.

В новой научной работе астрономы смогли связать свойства внутренних планет нашей солнечной системы с историей космоса - а именно, с появлением колец во вращающемся газопылевом диске, из которого происходило формирование планет. Эти кольца связаны с базовыми физическими свойствами вещества и могут формироваться, например, при переходе от зоны, где вода существует в форме льда, к зоне, где вода существует лишь в форме пара
. Астрономы произвели подробное моделирование большого числа сценариев на основе этих принципов и получили ряд интересных выводов о формировании нашей планетной системы, а также других планетных систем.

Общая картина формирования планет в системах вокруг звезд давно известна ученым, однако детали механизма постоянно выясняются и дополняются в новых исследованиях. В общих чертах формирование планет происходит так: вокруг звезды формируется протопланетный диск из газа и пыли, внутри этого диска начинают формироваться небольшие протопланетные тела, которые постепенно слипаются между собой и растут до объектов размерами в тысячи километров - то есть становятся планетами.
Однако, когда в 2014 г. астрономы смогли взглянуть на систему звезды HL тельца напрямую при помощи обсерватории Alma, они обнаружили сложную структуру из чередующихся колец и щелей в диске, которая указывала на сложный механизм формирования планетной системы.
В новом исследовании группа под руководством Андре изидоро (Andre Izidoro) из университета райса, США, поставила перед собой задачу объяснить наблюдаемые свойства объектов солнечной системы, прежде всего ее внутренних планет - Меркурия, Венеры, земли и марса - исходя из модели, включающей три скачка давления в диске. Эти скачки давления вызывают формирование колец и щелей в диске и объясняются фундаментальной физикой: первый скачок давления (если двигаться от звезды) - конденсацией силикатов (1400 кельвинов), второй скачок давления, "Водяная Снеговая Линия" - конденсацией воды (170 кельвинов, это значение при моделировании было принято ниже температуры испарения воды на поверхности земли, поскольку давление в протопланетном диске меньше, чем давление атмосферы на поверхности нашей планеты), третий скачок давления, "снеговая линия монооксида углерода" - конденсацией монооксида углерода (30 кельвинов. Когда сформировавшиеся планетезимали движутся к звезде под действием гравитации и встречают на своем пути область повышенного давления, они замедляются и начинают слипаться между собой, формируя более крупные объекты.
Согласно результатам моделирования, проведенного изидоро и его группой, скачки давления в солнечной системе объясняют формирование большинства известных в ней объектов. Таким образом, если перепад давления на водяной снеговой линии сформировался рано в истории планетной системы, то во внутренней части формировались планеты земного типа небольшой массы, как в нашей солнечной системе. В случае если перепад давления на водяной снеговой линии сформировался позднее в истории планетной системы или был нечетким, то большее количество массы могло мигрировать во внутреннюю часть системы, и в ней формировались массивные суперземли или мини - Нептуны. Намного более вероятным и распространенным во вселенной является второй из этих двух вариантов планетной системы, отмечают авторы.
Работа в журнале Nature Astronomy опубликована.