Астрономы выяснили, что в юности Юпитер «отставал в развитии»

Юпитер – самая большая планета в Солнечной системе. Его диаметр составляет примерно 143 000 километров, а масса превышает земную в 317 раз. Механизм формирования таких гигантских миров обсуждается в астрономическом сообществе на протяжении нескольких десятилетий, и теперь в новом исследовании, представленном в журнале Nature Astronomy, команда швейцарских астрофизиков заявляет, что Юпитер набирал массу в три этапа, замедлив свой рост на два миллиона лет под действием бомбардировки крупными объектами.

«Юпитер рос в ходе нескольких различных фаз. Сначала планетарный зародыш быстро набирал массу, «собирая» небольшую гальку размером до сантиметра, что позволило будущей планете построить ядро ??в течение первого миллиона лет своего существования. В последующие два миллиона лет он замедлил развитие, накапливая вещество в ходе столкновений с более крупными телами диметром до одного километра. Спустя три миллиона лет, когда он набрал 50 масс Земли, началась третья фаза с преобладанием газовой аккреции», – рассказывает Янн Алиберт, ведущий автор исследования.

Солнечная система, разделенная на две части

Вопрос о пересмотре эволюции Юпитера возник в прошлом году, когда на конференции в США были озвучены данные, полученные из анализа составов метеоритов. Они указывали на то, что на заре Солнечной системы окружающий Солнце пылевой диск был разделен на две части на протяжении примерно двух миллионов лет.

Ученые предположили, что причиной такого разрыва являлся юный Юпитер, выступавший в роли «барьера» и набравший за этот период 30 земных масс. В течение этого этапа формирующаяся планета, должно быть, возмущала пылевой диск, создавая сверхплотность, которая улавливала гальку за пределами ее орбиты и не давала ей пересечь границу. По этой причине материал из внешних и внутренних регионов не смешивался до тех пор, пока гигант не достиг достаточной массы и не начал рассеивать свое окружение.

Однако новые данные также поставили вопрос о слишком медленном приращении Юпитером массы. «Как набор 30 земных масс мог продолжаться два миллиона лет, ведь это слишком медленно? Такое несоответствие послужило толчком к пересмотру модели формирования Юпитера», – говорит Джулия Вентурини, соавтор исследования.

Объяснение задержки роста

По подсчетам исследователей, время, проведенное молодым Юпитером в массовом диапазоне от 15 до 50 масс Земли, действительно длилось намного дольше, чем считалось ранее, что соответствует результатам анализа метеоритов. Во время этой фазы столкновения с объектами диаметром до километра обеспечивали планету энергией достаточной для нагрева атмосферы молодого гиганта, что предотвращало быстрое охлаждение, сжатие и дополнительную газовую аккрецию.

«Галька важна на первых этапах для быстрого построения ядра, но тепло, выделяемое в ходе столкновений с планетезималями, имеет решающее значение в замедлении роста», – резюмируют астрофизики. Исследователи убеждены, что их результаты являются ключевыми для решения давних вопросов об образовании Урана и Нептуна, а также экзопланет схожей массы.

Роман Захаров
главный редактор