Вокруг молодых звёзд кружатся плоские облака из газа и пыли — из них потом собираются планеты. Чтобы вещество в таком диске слипалось в комки, оно должно постоянно перемешиваться. Но что заставляет газ двигаться хаотично, если сам по себе он спокоен? Часть ответа кроется в том, что газ в диске почти не проводит электричество — он слабо ионизирован.
Учёные построили компьютерную модель куска такого диска на расстоянии 5 астрономических единиц от звезды (это как от Солнца до Юпитера). Они добавили в расчёт два эффекта, которые возникают из-за слабой ионизации: омическую диффузию и амбиполярную диффузию. Это как если бы в толпе людей одни могли проталкиваться сквозь других, а другие застревали бы. Оказалось, что амбиполярная диффузия не гасит возмущения, а наоборот, может их усиливать. Возникает неустойчивость, похожая на рябь на воде, которая сама себя подпитывает.
Позже в тех местах, где магнитное поле слабое, могла заработать и магниторотационная неустойчивость — она тоже перемешивает газ. Всё вместе рисует картину: даже слабо ионизированный диск не тихое место. Турбулентность там может рождаться из-за тонкого взаимодействия магнитных полей и движения газа. А значит, пылинкам есть где сталкиваться и слипаться в будущие планеты.
Расстояние 5 астрономических единиц — это примерно там, где в Солнечной системе находится Юпитер. Именно в таких зонах чаще всего находят газовые гиганты у других звёзд.
В романе Артура Кларка «2010: Одиссея два» газовый гигант Юпитер превращается в звезду — а ведь планеты-гиганты действительно рождаются из того же газового диска, что и их звёзды.