Астероид 1I/ Оумуамуа и комета 2I/ Борисова подтвердили теоретические положения, что в межзвездной среде существует огромное число объектов, которые выбрасывались из планетных систем либо на этапе формирования планет-гигантов, либо в результате драматических столкновений двух звездных систем. Это могут быть как целые одинокие планеты (десятки которых уже обнаружены, а общее их число может превышать число звезд в Галактике), так и различные протопланеты (планетезимали) и их осколки.

Ученые из Израильского технологического института Технион — Евгений Гришин, Хагай Перец и Яэль Авни поставили себе цель рассчитать, что бы произошло, если бы малые межзвездные объекты, подобные Оумуамуа, столкнулись бы 4,5 млрд. лет назад с газово-пылевым диском, который существовал на месте нашей Солнечной системы.

4,5 миллиарда лет назад вместо знакомых нам планет располагались протопланетные диски. Частицы газа и пыли, из которых они состояли, постепенно «концентрировались» в мелкие «камни», которые затем превращались в более крупные планетезимали.

Как только объекты достигали размеров в несколько километров, они могли стабилизироваться на своих орбитах, «срастаться» с другими «камнями» и планетезималями и сформировать полноценные планеты.

Расчеты показывают, что основное препятствие для роста протопланетного образования возникает до образования объектов размером в километр. Именно для объектов таких «малых» размеров любое столкновение друг с другом приведет к их разрушению на «камни» в основном размером меньше метра.

Объекты же размером меньше метра, которые двигаются через газовый диск, постоянно подвержены воздействию «встречного ветра». В результате они замедляются и под воздействием силы притяжения Солнца достаточно быстро им «поглощаются». Или же они вновь подвергаются столкновению и дробятся на всё более мелкие «камни» и даже пыль.

Данный этап в истории формирования планетных систем называют «барьером метрового размера». Учитывая, что каждый год обнаруживается уже сотни экзопланет, потребовалась теория, которая бы объяснила, как преодолевается данный барьер. Астрономами было предложено несколько моделей. Однако они требуют совпадения целого ряда точных условий, которые могут не осуществляться во множестве протопланетных системах, что противоречит тому, что большинство, если не все, звезды имеют планеты.

В статье, опубликованной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Евгений Гришин и его сотрудники показали, что межзвездные объекты могут стать тем ключевым фактором, который позволяет преодолеть и проблему «метрового барьера», и сложность формирования объектов размером порядка километра.

Они предположили, что большинству протопланетных систем не нужно проходить сложный этап формирования планетезималей размером более километра. Вместо этого большинство систем может захватывать межзвездные планетезимали сопоставимого размера, которые изначально были выброшены из других планетных систем.

Вроде бы остается проблема — как можно захватить объект, движущийся со скоростью в десятки километров в секунду через протопланетную систему? (Оумуамуа двигался со скоростью 26,3 км/с, комета Борисова со скоростью 30,7 км/с; для сравнения: скорость самого быстрого объекта, созданного человеком, — «Воджера-1» — 17 км/с.)
Ответ прост: тормозом мог служить тот же встречный ветер, который толкает небольшие камни по спирали в сторону их звезды. Он мог замедлить межзвездные планетезимали размером порядка километра и направить в формирующийся протопланетный диск.

Таким образом, даже одна планетная система может выбросить планетезимали, которые затем будут служить «точками кристаллизации»/ «семенами» для образования множества новых планетных систем.
В результате даже очень небольшое количество исходных планетных систем способно породить все другие в процессе своеобразной цепной реакции.

Центр нашей галактики Млечный Путь в инфракрасном диапазоне. Изображение получено с помощью космического телескопа Спитцер (NASA).

Итак, согласно данной модели — формирование планет не происходит изолированно. Каждая планетная система является не островом, а скорее местом «размножения» очередного поколения межзвездных странников.

Возникает вопрос: каковы шансы поимки планетезималей и сколько успешных образований необходимо, чтобы заселить большую звездную область?

Чтобы оценить вероятность «цепной реакции» планетезималей, исследователи разработали математическую модель вероятности захвата в зависимости от свойств межзвездной популяции планетезималей и газово-пылевого диска протопланетной системы. Они обнаружили, что «ловить» небольшие камни достаточно просто, более крупные же тела — сложнее, но все равно вполне возможно.

В плотных областях звездных скоплений, где сотни и тысячи звезд рождаются и существуют в относительно небольших объемах пространства, будут захватываться каждой новой зарождающейся планетарной системой порядка 1 млн. межзвездных объектов, сходных с Оумуамуа, а наибольшее захватываемое тело может достигать 10 км.

В более пустынных областях Галактики захват межзвездных странников будет более сложен. Тем не менее, и здесь может быть захвачено порядка 1000 крупных объектов, в т.ч. несколько размером порядка 1 километра, что должно быть достаточно для формирования планет в каждой системе.

Для Солнечной системы моделирование показало, что на этапе её формирования могло быть захвачено порядка 10 000 относительно крупных межзвездных объектов, из которых несколько сотен могли иметь размер порядка километра.

В целом же, самые консервативные численные оценки продемонстрировали, что достаточно, чтобы менее 1% звезд смогли самостоятельно сформировать первичные планетеземали, чтобы полностью «засеять» скопления из порядка 1000 звезд.

Самым же интересным следствием данной модели является то, что таким же образом могла распространиться и жизнь по значительной части Галактики.

Переноситься из системы в систему могли как сложные химические элементы, непосредственно необходимые для «зарождения» жизни, так и собственно бактерии/вирусы, которые, как показывают эксперименты, способны выживать очень долгое время в условиях космоса.

Хотя только малая часть выброшенных планетеземалей могла содержать такие «семена жизни», общее большое количество межзвездных объектов оставляет весьма высокие шансы для подобного сценария, что, в свою очередь, позволяет обоснованно говорить не только о единстве жизни в границах Земли или Солнечной системы, но и в границах всей Галактики.

Поделиться информацией из статьи: