Несколько солнц над горизонтом: как рождаются планеты у двойных и тройных звезд
На протяжении веков, глядя на ночное небо, мы привыкли видеть одиночные, яркие звезды, словно маяки в бескрайнем космосе. Однако, по мере углубления наших знаний о Вселенной, стало ясно, что большинство звезд не одиночки, а состоят в гравитационно связанных системах – двойных, тройных и даже кратных. Это открытие поставило перед астрономами захватывающий вопрос: возможно ли формирование планет в таких сложных гравитационных условиях? И если да, то как этот процесс отличается от планетообразования вокруг одиночных звезд, подобных нашему Солнцу?
Трудности планетообразования в многозвездных системах:
Формирование планет – это сложный и деликатный процесс, который, как мы считаем, начинается с протопланетного диска – вращающегося облака газа и пыли, окружающего молодую звезду. В этом диске, под действием гравитации и столкновений, пылинки слипаются, образуя все более крупные объекты – планетезимали, а затем и протопланеты, которые в конечном итоге могут превратиться в полноценные планеты.
Однако в многозвездных системах этот процесс сталкивается с серьезными трудностями, связанными с гравитационным влиянием нескольких звезд. Вместо одного центрального гравитационного поля, протопланетный диск оказывается под воздействием нескольких, постоянно меняющихся гравитационных сил. Это может привести к целому ряду проблем:
Разрушение и деформация протопланетного диска: Гравитационное воздействие второй (или третьей) звезды может исказить диск, сделать его асимметричным, создать в нем пробелы и спиральные структуры. В экстремальных случаях диск может быть полностью разорван или рассеян, лишая возможности для формирования планет.
Динамически нестабильные орбиты: Планеты, сформировавшиеся в многозвездной системе, могут столкнуться с динамической нестабильностью своих орбит. Гравитационное влияние нескольких звезд может "раскачивать" планетные орбиты, делая их вытянутыми и хаотичными. Это может привести к столкновениям планет друг с другом или к их выбросу из системы.
Проблемы с аккрецией: Процесс аккреции – слипания пыли и газа – может быть затруднен в деформированном и турбулентном диске. Гравитационные возмущения могут препятствовать росту планетезималей и протопланет, замедляя или даже останавливая процесс планетообразования.
Типы планетных систем в многозвездных системах:
Несмотря на трудности, наблюдения и теоретические модели показывают, что планеты действительно могут формироваться в двойных и тройных звездных системах. Существует несколько основных сценариев:
Циркумбинарные планеты: Планеты, вращающиеся вокруг обеих звезд в двойной системе. Эти планеты, как правило, находятся на достаточно большом расстоянии от звезд, чтобы гравитационное влияние обеих звезд было в среднем сбалансированным. Самым известным примером циркумбинарной планеты является Kepler-16b, обнаруженная космическим телескопом "Кеплер". Она вращается вокруг двойной звезды, состоящей из оранжевого карлика и красного карлика.
Циркумстеллярные планеты: Планеты, вращающиеся вокруг одной из звезд в двойной или тройной системе. В этом случае, планета формируется в протопланетном диске, окружающем одну из звезд, а вторая (или третья) звезда находится на достаточно большом расстоянии, чтобы не оказывать слишком сильного дестабилизирующего влияния на внутреннюю планетную систему. Многие из известных экзопланет в двойных системах относятся именно к этому типу.
S-типа и P-типа орбиты: Для описания орбит планет в двойных системах часто используют термины "S-типа" и "P-типа". S-типа орбиты – это циркумстеллярные орбиты, когда планета вращается вокруг одной звезды (от слова "satellite"). P-типа орбиты – это циркумбинарные орбиты, когда планета вращается вокруг обеих звезд (от слова "planet").
Наблюдательные свидетельства и теоретические модели:
Открытие экзопланет в двойных и тройных системах стало важным подтверждением того, что планетообразование возможно даже в таких сложных условиях. Космический телескоп "Кеплер" внес огромный вклад в эту область, обнаружив множество циркумбинарных планет. Наземные телескопы также продолжают поиски планет в многозвездных системах, используя различные методы, такие как метод радиальных скоростей и метод транзитов.
Теоретические модели и компьютерное моделирование играют ключевую роль в понимании процессов планетообразования в многозвездных системах. Эти модели позволяют исследовать динамику протопланетных дисков, формирование планетезималей и протопланет, а также эволюцию планетных орбит в присутствии нескольких гравитационных центров.
Моделирование показывает, что:
Циркумбинарные диски могут существовать и быть достаточно стабильными на определенных расстояниях от двойной звезды, особенно в случае широко разнесенных звезд.
Формирование планет в циркумбинарных дисках может происходить по схожим механизмам, что и в одиночных системах, но с некоторыми отличиями, связанными с гравитационными возмущениями.
Циркумстеллярные диски также могут существовать и формировать планеты вокруг одной из звезд в двойной системе, при условии, что вторая звезда не находится слишком близко.
Обитаемость планет в многозвездных системах:
Вопрос об обитаемости планет в многозвездных системах – это еще одна захватывающая область исследований. Условия для жизни на планетах, вращающихся вокруг нескольких звезд, могут быть весьма необычными и отличаться от условий на планетах, вращающихся вокруг одиночных звезд.
Например, на циркумбинарной планете, такой как Kepler-16b, наблюдатель мог бы увидеть два солнца на небе. Инсоляция (количество света и тепла, получаемого от звезд) на такой планете может быть переменной и зависеть от положения планет на орбите и от относительного расположения звезд. Это может создать сложные климатические условия и повлиять на потенциальную обитаемость.
Для циркумстеллярных планет обитаемость также может быть сложнее. Гравитационное влияние второй звезды может приводить к эксцентричным орбитам планет, что также может вызывать значительные колебания температуры на поверхности планеты. Однако, в некоторых случаях, умеренное гравитационное влияние может даже стабилизировать планетарные орбиты и создавать более благоприятные условия для жизни.
Ранее мы сообщали:
Суперземля HD 20794 d: космический странник в поисках жизни - В бескрайних просторах космоса, всего в 19,7 световых годах от нас, вращается удивительный мир под названием HD 20794 d. Эта экзопланета, классифицируемая как суперземля, привлекает пристальное внимание ученых благодаря своей необычной орбите, которая периодически погружает ее в обитаемую зону своей звезды. Это космическое "купание" в зоне жизни делает HD 20794 d особенно интересной для поиска потенциальной обитаемости и изучения условий, необходимых для существования жизни за пределами Земли.
Лунная пыль: вездесущая проблема и источник научного вдохновения - Луна, наш ближайший космический сосед, кажется таким знакомым и в то же время таким загадочным. Представьте себе лунный пейзаж: безмолвные кратеры, суровые горы, и всё это покрыто слоем... пыли. Не простой земной пыли, а лунной – уникального вещества, играющего ключевую роль в лунной среде и представляющего собой как серьезную проблему для будущих миссий, так и ценнейший объект для научных исследований.
Астероид Бенну: обнаружены ключевые элементы для возникновения жизни за пределами Солнечной системы - Международная группа ученых, проводящая анализ образцов грунта с астероида Бенну, доставленных на Землю миссией OSIRIS-REx, объявила о революционных результатах. Аппарат OSIRIS-REx совершил невероятное путешествие к астероиду Бенну, находящемуся на расстоянии 63 миллионов километров от нашей планеты, собрал образцы его поверхности и успешно вернулся на Землю в сентябре 2023 года. С тех пор мировые научные лаборатории ведут изучение полученного материала, надеясь разгадать тайны ранней Солнечной системы и, возможно, происхождение жизни.
Туманность Тарантул: колыбель звёзд в Большом Магеллановом Облаке - Туманность Тарантул, также известная как 30 Doradus (30 Золотой Рыбы), является одним из самых впечатляющих и изучаемых объектов в нашей местной группе галактик. Эта гигантская область H II (область ионизированного водорода) находится в Большом Магеллановом Облаке (БМО), карликовой галактике, гравитационно связанной с Млечным Путём, на расстоянии около 160 000 световых лет от нас. Своё название она получила благодаря паутинообразному виду на изображениях, полученных с помощью телескопов.
Трудности планетообразования в многозвездных системах:
Формирование планет – это сложный и деликатный процесс, который, как мы считаем, начинается с протопланетного диска – вращающегося облака газа и пыли, окружающего молодую звезду. В этом диске, под действием гравитации и столкновений, пылинки слипаются, образуя все более крупные объекты – планетезимали, а затем и протопланеты, которые в конечном итоге могут превратиться в полноценные планеты.
Однако в многозвездных системах этот процесс сталкивается с серьезными трудностями, связанными с гравитационным влиянием нескольких звезд. Вместо одного центрального гравитационного поля, протопланетный диск оказывается под воздействием нескольких, постоянно меняющихся гравитационных сил. Это может привести к целому ряду проблем:
Разрушение и деформация протопланетного диска: Гравитационное воздействие второй (или третьей) звезды может исказить диск, сделать его асимметричным, создать в нем пробелы и спиральные структуры. В экстремальных случаях диск может быть полностью разорван или рассеян, лишая возможности для формирования планет.
Динамически нестабильные орбиты: Планеты, сформировавшиеся в многозвездной системе, могут столкнуться с динамической нестабильностью своих орбит. Гравитационное влияние нескольких звезд может "раскачивать" планетные орбиты, делая их вытянутыми и хаотичными. Это может привести к столкновениям планет друг с другом или к их выбросу из системы.
Проблемы с аккрецией: Процесс аккреции – слипания пыли и газа – может быть затруднен в деформированном и турбулентном диске. Гравитационные возмущения могут препятствовать росту планетезималей и протопланет, замедляя или даже останавливая процесс планетообразования.
Типы планетных систем в многозвездных системах:
Несмотря на трудности, наблюдения и теоретические модели показывают, что планеты действительно могут формироваться в двойных и тройных звездных системах. Существует несколько основных сценариев:
Циркумбинарные планеты: Планеты, вращающиеся вокруг обеих звезд в двойной системе. Эти планеты, как правило, находятся на достаточно большом расстоянии от звезд, чтобы гравитационное влияние обеих звезд было в среднем сбалансированным. Самым известным примером циркумбинарной планеты является Kepler-16b, обнаруженная космическим телескопом "Кеплер". Она вращается вокруг двойной звезды, состоящей из оранжевого карлика и красного карлика.
Циркумстеллярные планеты: Планеты, вращающиеся вокруг одной из звезд в двойной или тройной системе. В этом случае, планета формируется в протопланетном диске, окружающем одну из звезд, а вторая (или третья) звезда находится на достаточно большом расстоянии, чтобы не оказывать слишком сильного дестабилизирующего влияния на внутреннюю планетную систему. Многие из известных экзопланет в двойных системах относятся именно к этому типу.
S-типа и P-типа орбиты: Для описания орбит планет в двойных системах часто используют термины "S-типа" и "P-типа". S-типа орбиты – это циркумстеллярные орбиты, когда планета вращается вокруг одной звезды (от слова "satellite"). P-типа орбиты – это циркумбинарные орбиты, когда планета вращается вокруг обеих звезд (от слова "planet").
Наблюдательные свидетельства и теоретические модели:
Открытие экзопланет в двойных и тройных системах стало важным подтверждением того, что планетообразование возможно даже в таких сложных условиях. Космический телескоп "Кеплер" внес огромный вклад в эту область, обнаружив множество циркумбинарных планет. Наземные телескопы также продолжают поиски планет в многозвездных системах, используя различные методы, такие как метод радиальных скоростей и метод транзитов.
Теоретические модели и компьютерное моделирование играют ключевую роль в понимании процессов планетообразования в многозвездных системах. Эти модели позволяют исследовать динамику протопланетных дисков, формирование планетезималей и протопланет, а также эволюцию планетных орбит в присутствии нескольких гравитационных центров.
Моделирование показывает, что:
Циркумбинарные диски могут существовать и быть достаточно стабильными на определенных расстояниях от двойной звезды, особенно в случае широко разнесенных звезд.
Формирование планет в циркумбинарных дисках может происходить по схожим механизмам, что и в одиночных системах, но с некоторыми отличиями, связанными с гравитационными возмущениями.
Циркумстеллярные диски также могут существовать и формировать планеты вокруг одной из звезд в двойной системе, при условии, что вторая звезда не находится слишком близко.
Обитаемость планет в многозвездных системах:
Вопрос об обитаемости планет в многозвездных системах – это еще одна захватывающая область исследований. Условия для жизни на планетах, вращающихся вокруг нескольких звезд, могут быть весьма необычными и отличаться от условий на планетах, вращающихся вокруг одиночных звезд.
Например, на циркумбинарной планете, такой как Kepler-16b, наблюдатель мог бы увидеть два солнца на небе. Инсоляция (количество света и тепла, получаемого от звезд) на такой планете может быть переменной и зависеть от положения планет на орбите и от относительного расположения звезд. Это может создать сложные климатические условия и повлиять на потенциальную обитаемость.
Для циркумстеллярных планет обитаемость также может быть сложнее. Гравитационное влияние второй звезды может приводить к эксцентричным орбитам планет, что также может вызывать значительные колебания температуры на поверхности планеты. Однако, в некоторых случаях, умеренное гравитационное влияние может даже стабилизировать планетарные орбиты и создавать более благоприятные условия для жизни.
Ранее мы сообщали:
Суперземля HD 20794 d: космический странник в поисках жизни - В бескрайних просторах космоса, всего в 19,7 световых годах от нас, вращается удивительный мир под названием HD 20794 d. Эта экзопланета, классифицируемая как суперземля, привлекает пристальное внимание ученых благодаря своей необычной орбите, которая периодически погружает ее в обитаемую зону своей звезды. Это космическое "купание" в зоне жизни делает HD 20794 d особенно интересной для поиска потенциальной обитаемости и изучения условий, необходимых для существования жизни за пределами Земли.
Лунная пыль: вездесущая проблема и источник научного вдохновения - Луна, наш ближайший космический сосед, кажется таким знакомым и в то же время таким загадочным. Представьте себе лунный пейзаж: безмолвные кратеры, суровые горы, и всё это покрыто слоем... пыли. Не простой земной пыли, а лунной – уникального вещества, играющего ключевую роль в лунной среде и представляющего собой как серьезную проблему для будущих миссий, так и ценнейший объект для научных исследований.
Астероид Бенну: обнаружены ключевые элементы для возникновения жизни за пределами Солнечной системы - Международная группа ученых, проводящая анализ образцов грунта с астероида Бенну, доставленных на Землю миссией OSIRIS-REx, объявила о революционных результатах. Аппарат OSIRIS-REx совершил невероятное путешествие к астероиду Бенну, находящемуся на расстоянии 63 миллионов километров от нашей планеты, собрал образцы его поверхности и успешно вернулся на Землю в сентябре 2023 года. С тех пор мировые научные лаборатории ведут изучение полученного материала, надеясь разгадать тайны ранней Солнечной системы и, возможно, происхождение жизни.
Туманность Тарантул: колыбель звёзд в Большом Магеллановом Облаке - Туманность Тарантул, также известная как 30 Doradus (30 Золотой Рыбы), является одним из самых впечатляющих и изучаемых объектов в нашей местной группе галактик. Эта гигантская область H II (область ионизированного водорода) находится в Большом Магеллановом Облаке (БМО), карликовой галактике, гравитационно связанной с Млечным Путём, на расстоянии около 160 000 световых лет от нас. Своё название она получила благодаря паутинообразному виду на изображениях, полученных с помощью телескопов.
275
09 февраля 2025 Похожие материалы
