Зоряний "попелопад" міг би сприяти росту далеких планет

Перша у світі 3D-симуляція, яка одночасно розглядає рух пилу та зростання диска навколо молодої зорі, показала, що великий пил із центральної області може бути захоплений, а потім викинутий газовими потоками, і в кінцевому підсумку потрапляє назад у зовнішні ділянки диска, де він може сприяти утворенню планетезималів. Цей процес можна порівняти з вулканічним "попелопадом, коли попіл, піднятий газом під час виверження, падає назад на область навколо вулкана. Ці результати допомагають пояснити спостережувані пилові структури навколо молодих протозірок.

Спостереження ALMA (Атакамський великий міліметровий/субміліметровий масив) виявили розриви в протопланетних газопилових дисках навколо молодих зірок. Вважається, що гравітаційний вплив планет є однією з причин утворення цих кілець. Однак деякі кільця видно навіть далі, ніж положення Нептуна в Сонячній системі. На таких відстанях пилу, життєво важливого компонента формування планет, має бути мало. Крім того, як очікується, пил буде рухатися до центральної області диска в міру зростання. Тож було загадкою як планети можуть утворюватися у зовнішніх регіонах.

Дослідницька група на чолі з Юсуке Цукамото з Університету Кагосіми використала ATERUI II, найпотужніший у світі суперкомп’ютер, призначений для астрономічних розрахунків у Національній астрономічній обсерваторії Японії, для виконання першої у світі 3D-симуляції руху пилу та його зростання в протопланетному диску. Команда виявила, що великі частинки пилу, вирощені в центральній області, можуть бути винесені перпендикулярно диску потоками газу, які називаються біполярними потоками, що вириваються з диска. Цей пил потім дрейфує з потоку, і гравітація тягне його назад до зовнішньої частини диска. Цукамото коментує: «Проживаючи в Кагосімі, в тіні активного вулкана гори Сакурадзіма, я, природно, подумав про вулканічний попіл, коли побачив результати симуляції».

Симуляція показує, що цей "зоряний попелопад" може збагатити великий пил у зовнішній області протопланетного диска та сприяти формуванню планетезималей, що в кінцевому підсумку може спричинити утворення планет.

Ці результати з'явилися в Astrophysical Journal Letters 15 жовтня 2021 року в статті «Попелопад, викликаний молекулярним відтоком під час еволюції протозірок».