Науковці вважали, що вони розгадали головні таємниці Юпітера, доки космічний апарат NASA «Юнона» (Juno) не зазирнув всередину найбільшої планети Сонячної системи та не виявив щось зовсім несподіване. Юпітер не має твердого, чітко окресленого ядра, як раніше уявляли дослідники. Натомість ядро ​​Юпітера загадково розбавлене та розмите. Це суперечить усьому, що астрономи знали про формування планет-гігантів. Тепер потужні комп՚ютерні симуляції спростовують провідну теорію про те, як виникла така структура ядра Юпітера, і вказують на те, що таємниці цієї планети суттєво глибші, ніж хтось міг собі уявити.

Юпітер приховує таємниці у своєму «серці», які все ще спантеличують вчених. Найбільша планета Сонячної системи має те, що дослідники називають «розбавленим ядром» («dilute core») — центральну область, яка не має різких меж, як колись вважали астрономи. Замість чіткого кам՚янистого ядра, оточеного шарами газу, ядро ​​Юпітера поступово зливається з багатими на водень шарами над ним, створюючи плавну перехідну зону.

Цю незвичайну структуру вперше виявили за допомогою космічного апарата NASA «Юнона», який обертається навколо Юпітера з 2016 року. Знахідка здивувала астрономів, які припускали, що планети-гіганти матимуть чіткіше визначені ядра. Загадка поглибилася, коли спостереження показали, що Сатурн, здається, має схожу розбавлену структуру ядра.

Космічний апарат «Юнона» очікує запуску в 2011 році. Авторські права на зображення: Білл Інгаллс (Bill Ingalls). Фото з сайту www.universetoday.com.

Одне з популярних пояснень розмитого ядра Юпітера пов՚язане з катастрофічним зіткненням на початку історії планети. Вчені висунули теорію: масивний об՚єкт, який, можливо, мав половину матеріалу ядра Юпітера, врізався в молоду планету з такою силою, що ретельно перемішав центральну область. Це зіткнення було таким сильним, що воно змішало щільну породу та лід у центрі Юпітера з легшими воднем та гелієм, які оточували центральну зону планети.

Група дослідників з Даремського університету вирішила перевірити цю теорію гігантського удару за допомогою потужного комп՚ютерного моделювання. Разом із науковцями з NASA, SETI та Університету Осло вони використали суперкомп՚ютер DiRAC COSMA для моделювання того, що станеться, коли масивні об՚єкти зіткнуться з планетами розміром з Юпітер. Наукова група виконала кілька симуляцій із застосуванням передового програмного забезпечення для тестів різних сценаріїв ударів, зокрема й надзвичайно сильних зіткнень. Вчені застосували нові методи для кращого моделювання того, як речовини змішуватимуться під час таких катастрофічних подій.

Зображення будівлі Центру фундаментальної фізики Оґдена в Даремському університеті. Авторські права на зображення: Padgriffin. Фото з сайту www.universetoday.com.

Результати були чіткими та несподіваними. У жодній із симуляцій не виникло стабільне розріджене ядро, схоже на те, яке насправді має Юпітер. Натомість комп՚ютерні моделі показали, що після гігантського удару щільний кам՚янистий матеріал швидко осідає, створюючи різку межу між ядром і зовнішніми шарами водню. Це прямо протилежне тому, що науковці спостерігали за допомогою Juno.

• «Ми бачимо в наших симуляціях, що такий удар буквально струшує планету до її ядра, просто не так, щоб пояснити внутрішню структуру Юпітера, яку ми бачимо сьогодні». — доктор Томас Санднес (Thomas Sandnes) з Даремського університету.

Результати дослідження, опубліковані в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, вказують на те, що розріджене ядро ​​Юпітера утворилося через набагато поступовіший процес. Замість того, щоб утворитися внаслідок одного драматичного зіткнення, ця незвичайна структура, ймовірно, розвинулася, коли планета, що зростала, повільно поглинала як важкі, так і легкі речовини під час свого формування мільярди років тому. Цю теорію поступового формування підтверджує той факт, що Сатурн також має розбавлене ядро. Доктор Луїс Теодоро (Luis Teodoro) з Університету Осло зазначив: схожа структура Сатурна підкріплює ідею про те, що розбавлені ядра не є наслідком рідкісних зіткнень з надзвичайно високою енергією, а натомість формуються поступово протягом тривалого процесу росту та еволюції планет.

Ці висновки мають значення за межами Сонячної системи. Астрономи виявили багато планет розміром з Юпітер і Сатурн, що обертаються навколо інших зір. Якщо розбавлені ядра формуються поступово, а не внаслідок рідкісних катастрофічних подій, це говорить про те, що більшість цих далеких світів можуть мати схожі складні внутрішні структури. Дослідження показує, що хоча гігантські зіткнення, безумовно, відіграли важливу роль у формуванні планет, вони не можуть пояснити кожну особливість, яку ми спостерігаємо. Саме тоді, коли астрономи вивчають наше зоряне оточення та тисячі планет за межами Сонячної системи, такі таємниці, як ядро ​​Юпітера, нагадують нам, що Всесвіт все ще приховує багато сюрпризів.

За інф. з сайту www.universetoday.com