Происхождение «космических странников»

Как возникли планеты? Практически любая теория формирования планет включает протопланетные диски — газообразные структуры в форме пончиков. Протопланетные диски — настоящие главные герои истории формирования небесных тел. Это «инкубатор планет».

Один из наиболее значащих результатов астрономических наблюдений протопланетных дисков — обнаружение пыли. Пыль — это сырьё, из которого формируются планеты. Частицы пыли сталкиваются друг с другом и в большинстве случаев слипаются под действием ван-дер-ваальсового взаимодействия, которое действует на молекулярном уровне. Пыль образовывает коагуляты (химические осадки) различных форм за очень короткое по космическим меркам время — «всего» за десятки лет.

Как только слипшиеся частицы вырастают до размеров, превышающих несколько микрон, в процессе столкновения начинают доминировать другие эффекты: турбулентность. Рост твердых частиц продолжается, поскольку они аэродинамически связаны с турбулентным газом. Эта стадия роста, на которой образуются песчинки размером от миллиметра до сантиметра, может длиться от нескольких сотен до тысяч лет.

То, что происходит дальше — «барьер размером в метр». Как только твёрдые частицы достигают размера в один метр, они не затягиваются дисковым газом, а вместо этого оказываются вырванными из «центрально-направленной» части гравитационного поля звезды. На помощь приходит сила тяжести: если концентрация твёрдых частиц достаточно высока, их масса будет такой, что сила тяжести захватит их и соберёт планетезимали — объекты размером в километр.

С этого момента сила притяжения между парами планетезималей становится основным фактором роста. Дальше идёт гравитационно-доминирующая стадия образования планет, на которой планетезимали врезаются друг в друга, образуя более крупные объекты. Эта стадия длится сотни тысяч лет.

Есть три результата столкновения между двумя твердыми телами: аккреция (меньшее тело становится частью массы конечного тела); разрушение (удар разбивает целевое тело, но части остаются относительно близко друг к другу); и рассредоточение (полный распад тела и разлетающиеся фрагменты). По какому сценарию пройдёт столкновение, зависит от множества факторов, включая состав сталкивающихся тел (например, из камня или льда), скорость и угол столкновения.

Читать подробнее