У теории процесса формирования планет есть одна загвоздка, которую можно назвать «барьером отскока» — он препятствует скоплению частиц пыли, которые, ударяясь друг об друга, разлетаются в стороны. Так будет происходить до тех пор, пока не образуется массивный ком пыли, способный притягивать объекты. Но чтобы такой ком сформировался, требуется как-то преодолеть барьер отскока.
Процесс образования планет оказался проще, чем считалось ранее
Планеты появляются, когда частицы пыли слипаются в протопланетном диске, вращающемся вокруг молодой звезды. Но, достигнув определенного размера, они должны, наоборот, отскакивать друг от друга. Ученые нашли объяснение, почему этого не происходит.
wallpaperjam.com
Дополнительную «липучесть» частицам может дать электрический заряд, выяснили ученые, опубликовавшие статью в журнале Physics Nature. В ходе эксперимента они встряхивали тысячи мелких стеклянных шариков, которые затем катапультировались на высоту более 100 метров, что должно было имитировать процесс рождения планет из протопланетных дисков.
В дисках, состоящих из пыли и газа, частицы будущих планет сталкиваются и слипаются, образуя все более и более крупные комки, пока они не достигают диаметра около одного миллиметра. В этот момент рост комков пыли замедляется, так как они начинают отскакивать друг от друга. Данное поведение не позволяло объяснить, как же формируются планеты. «Должен быть способ получить более крупные частицы», — говорит астрофизик-экспериментатор Тобиас Штайнпилз из Университета Дуйсбург-Эссен в Германии.
Поэтому Штейнпилз и его коллеги попытались воссоздать условия, при которых формируются планеты. Вместо протопланетной пыли исследователи использовали стеклянные шарики, каждый диаметром чуть меньше полмиллиметра, которые сталкивались друг с другом. Но эксперименту мешала гравитация Земли. В результате было решено использовать катапульту в Бременской башне высотой 120 метров, расположенной в Германии.
Камера с шариками и измерительным оборудованием подбрасывалась вверх, затем падала вниз в течение 90 секунд. Перед броском камера встряхивалась, что имитировало столкновения частиц. Во время столкновений шарики накапливали электрические заряды, отрицательные и положительные.
Оказалось, что во время падения шарики образовывали комки, некоторые из которых состояли более чем из тысячи шариков. И все благодаря электрическим зарядам.
Результаты эксперимента доказали, «что электростатические силы помогают преодолевать барьер отскока в лабораторных условиях», — комментирует опыт астроном Ричард Бут из Кембриджского университета. Но протопланетные диски состоят из натуральных материалов, а не из стекла.
Эксперимент с базальтовыми сферами, которые больше похожи на частицы реального протопланетного диска, показал, что базальтовые шарики заряжаются даже больше, чем стеклянные.
Теперь ученым предстоит решить другую проблему теории зарождения планет: почему большие комки частиц не разбиваются, сталкиваясь.