Пылевые кольца в протопланетных дисках указали на массу формирующихся планет
Астрономы из международной группы предположили, что пылевые кольца в протопланетных дисках, сформированные под воздействием скрытой планеты, несут информацию о её массе. Результаты моделирования опубликованы в препринте на arXiv.
В работе использовались двумерные гидродинамические симуляции взаимодействия планеты с диском для планет с массами от 0,5 до 2,0 от так называемой массы изоляции гальки (pebble-isolation mass). Рассматривались три различных значения аспектного отношения диска.
Учёные обнаружили, что масса пыли в кольце, положение его пика и ширина коррелируют с массой планеты. Подтверждена линейная зависимость между радиусом Хилла планеты и расположением пика плотности кольца. Эта связь была проверена на системе PDS 70, где известны массы планет.
Кроме того, исследователи предложили новый способ определения массы изоляции гальки — минимальной массы планеты, при которой градиент давления газа внутри области максимального давления становится круче внешнего градиента. Этот критерий может быть использован для классификации планет по их влиянию на диск.
Авторы применили свои результаты к пяти дискам из выборки exoALMA, оценив массы планет и аспектные отношения дисков. Показано, что для планет с массой ниже изоляционной наблюдается уменьшение ширины и массы кольца, а выше — эти параметры остаются постоянными.
Полученные данные помогут в будущем оценивать массы экзопланет на ранних стадиях формирования по радионаблюдениям пылевых структур, без необходимости прямого обнаружения планеты. Также обсуждено, как масса планеты влияет на возможность формирования планетезималей внутри пылевого кольца.
