Первый обнаруженный межзвездный объект, ворвавшийся в Солнечную систему два года назад, подтвердил идею о том, что звездные системы могут обмениваться своими «частичками».
Межзвездные странники, подобные Оумуамуа, могут стать основой для будущих планет в системе, которой удалось их захватить, а также принести в нее строительные блоки жизни, заявляют ученые в исследовании, представленном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Мы задались вопросом, что бы произошло, если бы Оумуамуа-подобные межзвездные странники прибыли к молодому Солнцу около 4,5 миллиарда лет назад, когда наша звезда была одинокой, и вместо планетной системы ее окружал диск из газа», – рассказывает Евгений Гришин, ведущий автор исследования из Израильского технологического института Технион.
Первый обнаруженный межзвездный объект, ворвавшийся в Солнечную систему два года назад и получивший обозначение Оумуамуа, подтвердил идею о том, что звездные системы могут обмениваться своими «частичками». Кроме этого он намекнул на существование огромного количества подобных ему странников, свободноплавающих в межзвездном пространстве.
Считается, что эти каменистые обломки выбрасываются из планетных систем после их становления, когда уже существующие крупные миры расталкивают малые тела и планетезимали, оказавшиеся в их окружении.
«Время от времени некоторые из этих изгоев примыкают к новорожденным звездам. Похоже, что они играют важную роль в происхождении планет по всей нашей Галактике и, возможно, способствовали формированию самой Солнечной системы», – отмечают авторы исследования.
Формирование планет из межзвездных странников
Планеты образуются в протопланетных дисках, в основном состоящих из газа и пыли. Считается, что на первом этапе частички пыли слипаются в гальку, затем они коагулируют в крупные планетезимали, что, наконец, приводит к образованию планеты.
«Как только объекты достигают километровых размеров, они могут выжить и, наращивая массу путем сбора более мелких камней, образуют планетарные эмбрионы и полноценные планеты. Основное препятствие для такого роста, по-видимому, возникает еще до образования зародыша крупнее километра, на стадии его «сбора» из мелкой гальки. Модели предсказывают, что первичные ядра метровых размеров крайне уязвимы на первых этапах своего роста», – пишут авторы исследования.
Главной опасностью для них является так называемый «встречный ветер», который замедляет их в ходе движения через газовый диск, являющийся их колыбелью. Непрерывный встречный поток и потеря скорости в конечном счете могут спровоцировать быструю гибель строительных блоков планет в виде падения по спирали внутрь системы и, как финал, на звезду. Кроме того, столкновения между мелкими камнями приводят к фрагментации развивающихся зародышей, прерывая их рост.
Сегодня предложено несколько сценариев, позволяющих преодолеть «барьер метрового размера», но они обычно требуют крайне удачного стечения обстоятельств, которые вряд ли присущи большинству планетных систем. Тем не менее, известно, что огромное количество, если не все звезды, окружены ими. Так как такое возможно?
«Межзвездные объекты являются ключевыми игроками. Похоже, что большинству систем не нужно проходить сложный этап формирования планетезималей километровых размеров. Вместо этого они могут захватывать межзвездные зародыши, которые были выброшены из других колыбелей, где их образование было возможным», – продолжают авторы исследования.
Но как можно поймать объект, движущийся со скоростью в десятки километров в секунду? Оказывается, ответ прост – тот же встречный ветер, который кидает небольшие камни на звезды, может замедлять крупных межзвездных странников и оставлять их в новообразованном протопланетном диске.
Таким образом, даже одна планетная система может стать донором для новых миров во многих других. Все, что для этого требуется – несколько редких событий, которые начинают процесс «засеивания», а затем все идет по нарастающей, и «семена» распространяются по всей Галактике.
Но возникает вопрос: каковы шансы захвата этих планетезималей, и сколько успешных «изгнаний» требуется для заполнения дисков развивающихся систем в рамках одного скопления звезд?
Шансы высоки
Для оценки вероятности планетезимального засева и его последствий для формирования планет астрономы разработали модель, показавшую шанс на захват «изгоев» в зависимости от свойств межзвездной планетезимальной популяции и протопланетного диска. Они обнаружили, что улавливание небольших межзвездных странников происходит чрезвычайно просто, а захват крупных тел является более сложным и редким, но все же жизнеспособным процессом.
«В плотных звездных скоплениях, где десятки, сотни или даже тысячи светил рождаются и живут на небольшой территории, около миллиона Оумуамуа-подобных объектов блуждают по межзвездной среде, а самое крупное захваченное тело может достигать 10 километров. В более разреженных областях Млечного Пути осуществить захват гораздо сложнее, однако все же около тысячи «изгоев» размером в километр могут мигрировать в другие системы – достаточно, чтобы стать семенами для планет в каждой системе.
Межзвездные странники приносят будущее и жизнь
Исследователи резюмируют, что для формирования первичных планетезималей, которые в конечном итоге заполняют протопланетные диски в развивающемся скоплении из примерно тысячи звезд, необходима лишь небольшая часть от общего количества светил-поставщиков – менее одного процента.
Другим интересным аспектом является то, что биологически активный материал в форме бактерий может выжить в жесткой межзвездной среде, если их переносчик, в котором он запечатан, достаточно крупный. И, хотя лишь небольшая часть изгоев может содержать кирпичики жизни, это нельзя недооценивать.
«Захват очень эффективный механизм для панспермии, и большинство систем, вероятно, приобретали строительные блоки жизни от своих соседей. Полученные нами результаты могут иметь решающее значение для ответа на некоторые из самых больших загадок относительно формирования планет, становления Солнечной системы и зарождения жизни», – заключают авторы исследования.
