Разогрев планет предотвращает миграцию ядер планет во внутреннюю часть системы

Planet heating prevents inward migration of planetary cores. Pablo Benítez-Llambay, Frédéric Masset, Gloria Koenigsberger, Judit Szulágyi. Nature. 2015. Vol. 520. No 7545. P. 63–65.

Планетные системы формируются из вещества протопланетного диска, окружающего молодые звезды, в состав которого входят газы, пыль и каменные обломки. Твердые вещества протопланетного диска слипаются между собой, образуя «планетные эмбрионы». Последние продолжают расти за счет аккреции остаточного материала диска. Одновременно с этим приливно-отливный эффект внутри диска порождает радиальный дрейф орбит «планетных эмбрионов». Этот процесс известен под названием миграция планет. Такой взгляд на первичный процесс планетообразования господствует в планетологии вот уже 30 лет, несмотря на то, что содержит в себе очевидную фатальную ошибку. Дело в том, что растущие «планетные эмбрионы» неизбежно должны были породить гравитационные взаимодействия в протопланетном диске, что привело бы к возникновению приливно-отливного крутящего момента, из-за которого имело бы место быстрое приближение по спиралеобразной траектории растущих планет к родительской звезде. Когда речь идет о газовых гигантах, таких как Юпитер и Сатурн, обладающих массами в десятки и сотни раз превышающими массу Земли, это противоречие становится особенно очевидным. При высокой скорости роста (от 1 до 10 млн лет) эти планеты должны были достаточно быстро достигать критической массы (около 10 масс Земли), позволяющей им захватить большое количество газа из протопланетного диска до того, как тот рассеется. Однако, после этого газовые гиганты не перешли на спиралеобразную, приближающуюся к Солнцу, орбиту. Так же, как в Солнечной системе, в 10-20% экзопланетных систем присутствуют газовые гиганты, расположенные на расстоянии более 1 а.е. (расстояние от Земли до Солнца) от родительской звезды. Применив компьютерное моделирование, авторам удалось раскрыть механизм, препятствующий спиралеобразному сближению гигантских планет со звездой и позволяющий объяснить, почему Юпитер и Сатурн находятся там, где они находятся. Была открыта еще одна сила, порождающая так называемый эффект «разогревающего крутящего момента», препятствующий миграции «планетных эмбрионов» планет-гигантов во внутреннюю часть планетной системы. Эта сила возникает из-за асимметрии температурного прогрева, связанного с падением аккрецирующего материала. Реализуемая в ходе этого процесса ударно-аккреционная энергия приводит к постепенному разогреву газа в коротационной зоне вблизи протопланеты, обеспечивая формирование зоны разряжения как перед движущимся по орбите «планетарным эмбрионом», так и позади него. Из-за разности в степени разряжения создается тот самый «разогревающий крутящий момент» (положительный угловой момент), выталкивающий планету-гиганта во внешнюю зону планетной системы. Такой механизм объясняет возможность существования газовых гигантов на значительном удалении от родительской звезды, а также объясняет строгую корреляцию между углами падения орбит планет-гигантов и относительным содержанием тяжелых элементов в родительской звезде.

            В.В. Стрекопытов