Примерно 4,5 миллиарда лет назад, в процессе аккреции вещества из протопланетного диска, начал складываться массивный объект, который позже стал доминировать в нашей системе. Астрономы предполагают, что его ядро сформировалось первым, собрав вокруг себя водород и гелий из окружающего пространства. Компьютерные модели показывают: для достижения текущей массы потребовалось не более 10 миллионов лет.
Гравитация сыграла ключевую роль – притягивая пыль, ледяные глыбы и газ, этот гигант постепенно увеличивался. Данные зонда Juno подтвердили: плотное ядро могло быть в 10 раз массивнее Земли. Ударные процессы и столкновения с планетезималями разогревали вещество, создавая мощное магнитное поле и турбулентную атмосферу.
Химический анализ указывает на высокое содержание тяжелых элементов в глубинных слоях. Это подтверждает гипотезу о миграции – тело перемещалось внутрь системы, поглощая материал на своем пути. Современные наблюдения за экзопланетами-аналогами позволяют уточнить сценарии эволюции подобных объектов.
Как возник газовый гигант и развивался
Согласно последним моделям, крупнейшая планета Солнечной системы сформировалась за счет гравитационного коллапса протопланетного диска. Основной этап занял менее 4 млн лет – быстрее, чем у каменистых тел.
Ранние стадии
Ядро набрало 10-20 масс Земли из пыли и льдов за первые 100 тыс. лет. Данные зонда Juno показывают: тяжелые элементы распределены неравномерно, что указывает на поздние столкновения с планетезималями.
Рост и миграция
Захват водорода и гелия начался при достижении 50 земных масс. Анализ изотопов в атмосфере подтверждает: 90% материала газовый гигант получил из внешних областей протопланетного облака. Миграция к текущей орбите заняла 0.5-2 млн лет.
Ключевые данные:
- Возраст: 4.56 млрд лет (±8 млн)
- Состав ядра: силикаты, металлы, водяной лед
- Скорость аккреции на пике: 10-3 земных масс в год
Как образовалось ядро газового гиганта и что привело к его огромной массе?
Ядро Юпитера сформировалось в первые миллионы лет существования Солнечной системы. Основной механизм – аккреция планетезималей, каменистых и ледяных тел, притягивавшихся гравитацией. Материал накапливался вокруг первичного зародыша, пока его масса не превысила 10 земных.
Роль солнечной туманности
Протопланетный диск содержал водород, гелий и тяжелые элементы. Из-за низких температур за пределами «снеговой линии» летучие вещества конденсировались в лед, увеличивая плотность доступного материала. Это ускорило рост ядра до критической отметки ~20 масс Земли.
Ключевые факторы быстрого набора массы:
- Высокая концентрация твердых частиц во внешней части диска
- Отсутствие сильного солнечного ветра на расстоянии 5 а.е.
- Долгий срок жизни протопланетного диска (~3–10 млн лет)
Переход к газовой фазе
После достижения пороговой массы ядро начало захватывать водород и гелий из окружающего пространства. За 1–3 млн лет оно аккумулировало 90% современного объема. Компьютерные модели показывают: финальная масса ядра составляет 12–45 земных из-за эрозии верхних слоев высоким давлением.
Доказательства: данные зонда Juno указывают на частично растворившееся ядро с размытыми границами. Это подтверждает теорию поздней бомбардировки тяжелыми элементами после начального этапа формирования.
Механизмы наращивания газовой атмосферы
Газовый гигант увеличил массу за счет аккреции водорода и гелия из протопланетного диска. Температура ниже линии снега замедлила испарение летучих веществ, что ускорило их захват гравитацией.
Компьютерные модели показывают: ядро массой 10-20 земных создало достаточное притяжение для удержания легких газов. Скорость аккреции достигала 10-3 земных масс в год на пике процесса.
Турбулентность в диске вызывала неравномерное распределение вещества. Области с плотностью выше 10-9 г/см³ формировали спиральные волны плотности, облегчавшие передачу углового момента.
Термодинамический коллапс газовой оболочки начался при достижении критической массы. Данные зонда Juno подтверждают: 90% атмосферы накопилось за первые 3-4 млн лет существования системы.
Фотоиспарение ультрафиолетом от молодой звезды удаляло легкие элементы с внутренних орбит. Это создало градиент концентрации, обеспечивший постоянный приток материала к внешним регионам.
