Математик подтвердил гипотезу Лапласа об образовании планет

Американский математик показал на примере зарождающейся планетной системы у звезды HL Тельца, что теория Лапласа об образовании Солнечной системы в целом верна. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Mathematical Physics.

Более двухсот лет ученых волнует вопрос, как и когда у звезд появляются планеты. Французский математик, физик и астроном в 1796 году выдвинул гипотезу о том, что небесные облака газа и пыли вокруг новых звезд конденсируются, образуя кольца, а затем и планеты. Его теорию о протопланетных облаках вокруг звезд до сих пор разделяют большинство ученых.

Математик Майер Хуми (Mayer Humi) из Вустерского политехнического института в штате Массачусетс с помощью математических уравнений описал процесс зарождения планет в протопланетном облаке звезды HL Tauri, расположенной в 450 световых годах от нас в созвездии Тельца.

Материалом для анализа стали снимки, полученные в 2014 году комплексом радиотелескопов ALMA, расположенным в чилийской пустыне Атакама. На этих сверхчетких изображениях хорошо видно, как в промежутках между концентрическими кольцами протопланетного облака звезды зарождаются планеты.

«Мы наблюдаем множество газовых облаков во Вселенной, которые могут превратиться в очередную солнечную систему, и в некоторых из них могут существовать разные типы жизни, — приводятся в пресс-релизе Американского института физики слова Хуми. — Основная проблема заключается в том, чтобы объяснить, как первичное облако газа развивается под действием собственной гравитации в планетную систему».

Хуми взял за основу уравнения Эйлера-Пуассона, которые описывают эволюцию газовых облаков, и сократил их с шести до трех модельных уравнений применительно к осесимметричным вращающимся газовым облакам.

Первичное газовое облако ученый рассматривал как несжимаемый, стратифицированный поток жидкости, для которого он построил математическую модель эволюции структуры плотности и колебаний в облаке в зависимости от времени.

Результаты показали, что при определенных условиях из облака пыли и газа действительно могут образоваться кольца, что подтверждает теорию Лапласа о том, что планеты Солнечной системы образовались из аналогичного облака пыли и газа, вращающегося вокруг Солнца.

Хуми представил три аналитических решения, которые демонстрируют, как такие кольца образуются и эволюционируют, порождая планеты.