Планеты с двумя звездами, похожие на Татуин, встречаются чаще, чем считалось ранее — новое исследование

Астрофизики из Ланкаширского университета (UCLan) опубликовали научную работу, в которой ставят под сомнение устоявшееся представление о двойных звёздах как о неблагоприятной среде для планетообразования. В настоящее время в научном сообществе, известные миры, такие как Татуин из «Звездных войн» с его культовыми двойными закатами, считаются космическими диковинками, а не чем-то, что природа создает регулярно. Однако, согласно самым современным суперкомпьютерным симуляциям, газовые гиганты, а также каменистые миры способны образовываться вокруг двух звёзд при заметно меньших требованиях к протопланетному диску, чем вокруг одиночных звёзд.

Исследование, выполненное Мэтью Тисдейлом и Димитрисом Стамателлосом, было опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Британские учёные использовали метод сглаженной гидродинамики частиц (SPH) и программный код SEREN для моделирования гравитационно неустойчивых дисков в трёх конфигурациях: диск вокруг одиночной звезды массой 0,7 солнечной, аналогичный по температурному профилю диск вокруг двойной с той же суммарной массой, а также диск с реалистичным нагревом от каждой звезды в отдельности.

Главный вывод исследования: протопланетные диски в системах из двух звёзд начинают распадаться на отдельные сгустки при заметно меньшей массе вещества — примерно на 45% меньшей, чем требуется дискам вокруг одиночных светил. Критическое отношение массы диска к массе звезды, необходимое для такой фрагментации, в двойных системах лежит в диапазоне от 0,17 до 0,26. Конкретное значение зависит от трёх факторов: вытянутости орбиты (эксцентриситета), расстояния между звёздными компонентами и соотношения их масс. Для сравнения, у одиночной звезды аналогичный порог оказался существенно выше — около 0,31. Таким образом, гравитационная неустойчивость, запускающая процесс рождения планет путём дробления дискового материала, в двойных системах достигается при гораздо менее строгих требованиях к запасам вещества.

Выводы выглядят парадоксально на фоне предыдущих исследований. Долгое время считалось, что взаимодействие двух звёзд создаёт разрушительные гравитационные возмущения, препятствующие росту планетезималей. Подобная точка зрения подкреплялась и статистикой: по данным телескопа Kepler, ожидалось обнаружить сотни циркумбинарных планет, однако было найдено лишь несколько десятков подтверждённых объектов. Параллельная работа исследователей из UC Berkeley показала, что значительная часть таких планет может быть уничтожена релятивистской прецессией орбит — то есть дефицит обнаруженных планет объясняется динамическим отсевом после их образования, а не невозможностью сформироваться.

Новое исследование UCLan добавляет к этой картине ещё один слой: сами протодисковые условия вокруг двойных звёзд оказываются более «мягкими» для запуска фрагментации. Гравитационное влияние второй звезды воздействует на внешние области диска, что может ускорять потерю устойчивости и образование фрагментов. Отдельно установлено, что диски вокруг двойных с большим разделением компонентов и близкими массами звёзд фрагментируют быстрее, чем диски вокруг более тесных или асимметричных пар.

Данная научная работа вписывается в серию исследований, выполненных Тисдейлом и Стамателлосом за последние годы, посвящённых миграции планет в массивных циркумбинарных дисках и формированию конкретных известных объектов, в частности планеты Delorme 1 (AB)b. Около половины всех звёзд в Галактике входят в состав кратных систем, и понимание условий планетообразования в них принципиально для оценки общей населённости экзопланетных систем.

Источник: phys.org