Сатурн, возможно, «потерпел неудачу» как газовый гигант

Планета с кольцами определенно газообразна, но действительно ли она «гигантская»?

Сатурн действительно огромен — почти в 100 раз массивнее Земли. Несмотря на свои впечатляющие размеры, планета с кольцами уступает Юпитеру, который почти в три раза массивнее.

В свете этого один астрофизик предлагает считать Сатурн не настоящим газовым гигантом, а скорее планетой, которая попыталась, но трагически потерпела неудачу, достичь величия.

Как профессиональные астрономы, так и широкая публика склонны относить Юпитер и Сатурн к одной и той же категории газовых планет-гигантов. В конце концов, обе планеты очень большие, обе имеют много газов водорода и гелия, которые составляют основную часть их атмосфер, и эти две планеты находятся рядом друг с другом в нашей Солнечной системе.

Но более глубокие исследования с помощью космических кораблей НАСА «Кассини» и «Юнона» выявили существенные различия между мирами — например, в количестве более тяжелых элементов, захороненных глубоко в их телах. Кроме того, Юпитер в три раза массивнее Сатурна, а это очень важно.

Связанный:Сатурн выглядит невероятно на этих необработанных изображениях космического телескопа Джеймса Уэбба (фотографии)

В новой статье, принятой к публикации в журнале Astronomy & Astrophysical Letters и доступной в виде препринта, Равит Хеллед, астрофизик из Центра теоретической астрофизики и космологии Цюрихского университета в Швейцарии, предполагает, что наша Солнечная система имеет только одну истинную газовый гигант: Юпитер. Уран и Нептун более известны как ледяные гиганты, поскольку они состоят в основном из элементов, отличных от водорода и гелия. Что касается Сатурна, Хеллед утверждает, что он сам по себе не является газовым гигантом, но ему не удалось достичь этого статуса.

Вырастить гигантскую планету – непростое дело. Ранняя Солнечная система была сложным и развивающимся местом. Первоначально вокруг все еще растущего солнца в центре кружилось много материала. Этот материал состоял в основном из водорода и гелия с примесью более тяжелых элементов. Но когда молодое Солнце начало нагреваться, оно выдуло из системы весь водород и гелий.

Это означает, что у планет есть узкое окно возможностей для достижения величия. Единственный способ накопить больше массы, особенно за счет водорода и гелия, — это накопить больше массы. Чем массивнее что-то, тем большее гравитационное притяжение оно будет иметь и тем больше материала захочет присоединиться к планетарной группе. Но планета должна сделать это быстро, прежде чем Солнце уничтожит все легкие элементы, остановив рост на своем пути.

Ранее исследователи предполагали, что Юпитер и Сатурн играли в похожие игры — обе планеты достигли определенной критической стадии, когда необходимо было быстро собрать огромное количество материала за относительно короткий промежуток времени — но каким-то образом Юпитеру в этом процессе повезло больше.

Но, по словам Хелледа, у Сатурна никогда не было шанса на успех. Критический порог, при котором планета может получить экспоненциальное количество водорода и гелия, примерно в 100 раз превышает массу Земли. Юпитер легко превосходит это, а это означает, что он приобрел львиную долю материала во внешней Солнечной системе до того, как Солнце уничтожило его.

Уран и Нептун также были слишком малы, чтобы добиться такого ошеломительного успеха. А Сатурн находится прямо в переходной зоне. Если бы она была хоть немного больше, она могла бы конкурировать с Юпитером за звание величайшей планеты Солнечной системы.

— Удивительные фотографии Сатурна с орбитального аппарата НАСА Кассини.

— На Юпитере и Сатурне остаются большие загадки, несмотря на важные миссии.

— Как образовался Юпитер?

Вместо этого Сатурн застрял. Он стал достаточно большим, чтобы вытянуть значительное количество водорода и гелия посредством чистой гравитационной воли, но недостаточно, чтобы запустить этот процесс в ускоренном режиме и по-настоящему запустить его. Таким образом, по сути, Сатурн — это несостоявшийся газовый гигант, говорит Хеллед.

Это означает, что, несмотря на внешнее сходство, Юпитер и Сатурн развивались по совершенно разным путям, что объясняет их более глубокие различия. Различие в том, как развивались эти два мира, может помочь нам понять не только то, как развивалась наша собственная Солнечная система, но и то, как возникли звездные системы по всей галактике.