Как формируются планеты

Стандартный сценарий формирования планет объясняет особенности Солнечной системы и вообще претендует на универсальность. Деление планет на внутренние каменистые и внешние газовые отражает распределение температуры в протопланетном диске, а именно — где она выше или ниже необходимой для образования водяного льда. Но в этом сценарии невозможно объяснить формирование гигантских газожидких планет близко от звезды. Поэтому экзопланеты с орбитальным радиусом А < 0,4 а. е. представляют серьезную проблему. Еще большей проблемой явля­ются «горячие юпитеры» с А < 0,05 а. е., которые составляют Ю% Всех известных экзопланет.

Решение этой загадки еще в 1980 году предложили Питер Голдрайх и Скотт Тремейн. Они предположили, что планета, сформировавшись в протопланетном диске, затем мог­ла бы мигрировать в результате обмена моментом импульса между самой планетой и газовым диском. Компьютерное моделирование показало, что такая миграция может происходить быстро. Планета перемещается внутрь, потому что действующий на нее со стороны внешних частей диска тормозящий момент больше, чем ускоряю­щий момент со стороны его внутренних частей.

Эта быстрая мигра­ция (I типа) происходит за время не более одной десятой времени жизни аккреционного диска. Миграция другого рода (II типа) случа­ется, если планета стала настолько массивной, что расчистила про­странство вдоль своей орбиты в аккреционном диске. После этого планета перемещается медленно; при низкой вязкости диска ее дви­жение по радиусу может вообще остановиться. Этими процессами можно объяснить, как горячие юпитеры подобрались близко к звез­дам солнечного типа. Разумеется, должен существовать и механизм остановки миграции, например приливный или магнитный момент сил звезды, создающий внутренний край аккреционного диска, или же полная диссипация самого диска

Сценарий планетной миграции, как и стандартный аккрецион­ный сценарий, предсказывают практически круговые орбиты пла­нет, как в Солнечной системе. Однако в экзопланетных системах мы видим вытянутые орбиты. Проще всего это можно было бы объяс­нить сильным гравитационным взаимодействием двух планет, по­павших на резонансные орбиты. В этом случае эффект может воз­растать нелинейно и в некоторый момент приводить к изменению орбит. Такие изменения могут быть умеренными, что, вероятно, и случилось с планетами гигантами Солнечной системы. Но могут произойти и драматические изменения: одна из планет может быть выброшена из системы или же переведена на очень вытянутую ор­биту.

Итак, мы видим, что исследования экзопланет сейчас развива­ются очень активно. Пока еще мы не можем с полной уверенностью судить о том, какого типа планеты в каких условиях формируются. К августу 20Ю года число экзопланет превзошло 475. Большинство из них — гиганты.