Астрономи розповіли, як виникають космічні «кочівники».
Об'єкти планетарної маси (Planetary mass object, PMO) або планемо — не схожі ні на зірки, ні на планети. Їх часто називають космічними «кочівниками», оскільки багато з них «одиночки», гравітаційно не прив’язані до жодного світила, отже, вільно дрейфують у космосі. Маса таких об'єктів зазвичай не перевищує 13 мас Юпітера. Переважно ці тіла знаходять у «зоряних яслах» — молодих скупченнях, таких як Трапеція Оріона.
Хоча об'єкти планетарної маси у космосі не рідкість, їх походження десятиліттями ставило вчених у глухий кут. Згідно з однією з версій, PMO можуть бути «невдалими зірками», яким не вистачило маси для запуску термоядерних реакцій, подібно до коричневих карликів або зірок. Згідно з іншою — PMO — це планети-сироти, виброшені з своїх рідних систем внаслідок «гравітаційних бійок».
Однак жодна з цих гіпотез не може пояснити, наприклад, чому PMO так багато в космосі, чому вони іноді утворюють пари та рухаються синхронно зі зірками в скупченнях — ніби народилися разом з ними.
З'ясувати ці питання намагалася міжнародна команда астрономів під керівництвом Дена Хунпіна (Deng Hongping) з Шанхайської астрономічної обсерваторії Китайської академії наук. За допомогою комп'ютерних програм вчені відтворили умови в зоряних скупченнях і змоделювали зіткнення між двома околозірковими дисками — обертовими кільцями газу та пилу, якими оточені молоді світила.
При зближенні двох дисків на відстань 300–400 астрономічних одиниць (астрономічна одиниця дорівнює відстані від Землі до Сонця) і швидкості 2–3 кілометри на секунду їхня гравітація розтягує і стискає газ, створюючи «припливні мости» — витягнуті структури з речовини. З часом ці «мости» колапсують у щільні газові «нитки», які потім розпадаються на скупчення. Коли маса скупчень досягає критичних значень, з них формуються PMO з масою, приблизно в 10 разів більшою за масу Юпітера.
Моделювання показало, що близько 14 відсотків PMO утворюються парами або трійками, а відстань між цими тілами становить 7–15 астрономічних одиниць. Це дозволяє зрозуміти, чому в деяких зоряних скупченнях вчені спостерігають подвійні системи об'єктів планетарної маси.
У щільних зоряних скупченнях, наприклад, у тій же Трапеції Оріона, такі зіткнення дисків відбуваються часто. Тому там можуть народжуватися сотні PMO, що пояснює, чому в космосі астрономи знаходять так багато цих тіл.
Згідно з аналізом, проведеним командою Хунпіна, PMO формуються не так, як звичайні планети. Вони утворюються з матеріалу зовнішніх областей околозіркових дисків, де менше важких елементів, що робить їх хімічний склад унікальним. На відміну від планет-сиріт, виброшених зі своїх рідних систем, об'єкти планетарної маси народжуються разом зі зірками і іноді можуть рухатися з ними синхронно.
Крім того, у PMO залишаються газові диски, які досягають 200 астрономічних одиниць у діаметрі. Теоретично в таких дисках можуть формуватися планети і супутники — як міні-версії Сонячної системи.
Відкриття команди Хунпіна показало, що з великою ймовірністю, PMO — не побічний продукт еволюції зірок або планет, а результат гравітаційних «боїв» околозіркових дисків. Щоб впевнитися в правоті своєї гіпотези, вчені планують вивчити хімічний склад PMO та навколишніх їх дисків за допомогою космічного телескопа «Джеймса Вебба». Також Хунпін має намір перевірити свою гіпотезу на даних з інших молодих скупчень. У разі підтвердження висновків учених, PMO можуть стати новим класом астрономічних об'єктів.
Наукова робота опублікована в журналі Science Advances.