«Результаты нашего исследования показывают, что распределение планет не зависит от расстояния до звезды, но тем не менее четко прослеживаются области, которые астрономы называют «пустыни», где плотность планет маленькая, и области, переполненные планетами», - сказала Илария Паскуччи, доцент в Лаборатории Луны и планет Аризонского университета.

«Мы разработали модель, которая может объяснить, почему планеты скапливаются в определенных местах и игнорируют другие локации; эту симуляцию помогло построить недавнее исследование экзопанет», - сказал Ричард Александер из Лестерского университета в Соединенном Королевстве.

Александер и Паскуччи идентифицировали высокоэнергетическую радиацию, исходящую от молодой звезды, подобной Солнцу. Ученые считают, что это излучение может быть той силой, которая «вырезает бреши» в протопланетарных дисках, облаках газа, и циркулирует возле молодых звезд, притягивая материал для формирования планет. Тогда эти «бреши» действуют как ограждения, и планеты «загоняются» в определенные орбиты. Точные местоположения этих промежутков зависят от массы планет.

Согласно общепринятому мнению, Солнечная система зародилась из облака газа и пыли. В центре предполагаемой Солнечной системы уплотняется материал, формируя молодую звезду. Когда новорожденная звезда подрастает, ее гравитационная сила также увеличивается и начинает притягивать пыль и газ из окружающего облака.

Новые компьютерные симуляции предполагают существование высокоэнергетической радиации от звезды-младенца, которая создает «промежутки» в молодых звездных системах, приводя к «нагромождениям» планет-гигантов в определенных орбитах (фото sciencedaily.com)

Ускоряемое растущей гравитацией звезды, облако вращается все быстрее и, в конце концов, превращается в структуру, которая называется протопланетарным диском. Даже когда сформирована большая часть звезды, светило все еще питается материалом от протопланетарного диска, но в значительно меньшей степени.

«Длительное время считалось, что процесс поглощения материала от диска полностью объясняет его истончение, - говорит Паскуччи. – Но наши результаты дают основание предполагать, что есть еще какой-то процесс, который извлекает материал из диска».

Этот процесс, названный фотоиспарением, инициируется высокоэнергетическими фотонами, испускаемыми звездой и нагревающими пыль и газ на поверхности протопланетарного диска.

«Материал, который находится на близком расстоянии к звезде, очень горячий, но он удерживается на месте сильной гравитацией звезды, - сказал Александер. – Дальше от звезды - в самом диске, где сила тяжести значительно слабее, - горячий газ испаряется в космос».

Еще глубже в диске радиация, исходящая от звезды, довольно слаба, чтобы нагреть газ достаточно для вызова процесса испарения. Но на расстоянии 1-2 а. е. баланс гравитации и высокой температуры очищает промежуток пространства, образуя «бреши», говорят исследователи.

Изучая протопланетарные диски, Паскуччи обнаружила, что газ на поверхности диска не привязан гравитацией и удаляется он из дисковой системы фотоиспарением, как Александер предсказал ранее. «Группа под руководством Александера была первой, кто доказал, что фотоиспарение действительно происходит в звездных системах», - сказала она.

Тогда Александер и Паскуччи решили создать модель протопланетарного диска, учитывая процесс фотоиспарения.

«Мы еще не знаем точно, где и когда вокруг молодых звезд формируются планеты, таким образом, наши модели рассматривают развитие звездных систем в контексте различных сценариев поведения гигантских планет, в различных местоположениях, в различное время», - сказал Александер.

Эксперименты показали, что гигантские планеты мигрируют вглубь системы прежде, чем они обоснуются на устойчивой орбите возле их звезды. Но как только гигантская планета сталкивается с «брешью», созданной фотоиспарением, она фиксируется в определенном местоположении.

«Планеты оседают или перед, или за промежутком, иногда от этого получается «скученность» планет, - говорит Паскуччи. – Концентрация планет в наблюдаемых нами звездных системах не бывает равномерной, всегда где-то есть пустоты, а где-то переполненности».

Миссии по обнаружению систем экзопланет, такие как проект Космического телескопа «Кеплер», например, становятся более чувствительными к газовым гигантам. Александер и Паскуччи ожидают получить больше доказательств своей модели.

Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Исследование финансировалось Национальным научным фондом и фондом Science & Technology Facilities Council Великобритании.