Планеты-изгои дают ключ к пониманию звездообразования
|
Планеты-изгои, или свободно плавающие объекты планетарной массы (FFPMO), - это объекты размером с планету, которые либо сформировались в межзвездном пространстве, либо были частью планетной системы до того, как их выбросили гравитационные возмущения. |
С тех пор как они были впервые замечены в 2000 году, астрономы обнаружили сотни кандидатов, которые не привязаны к какой-либо конкретной звезде и плавают в межзвездной среде нашей галактики. На самом деле, по оценкам некоторых ученых, только по Млечному Пути может блуждать до 2 триллионов планет-изгоев (или даже больше). |
В недавних новостях команда астрономов, работающих с космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), объявила об открытии шести потенциальных планет-изгоев в неожиданном месте. Планеты, в том числе самая легкая из когда-либо обнаруженных блуждающих планет (с диском обломков вокруг нее), были обнаружены во время самого глубокого исследования Уэббом молодой туманности NGC 1333, звездообразующего скопления на расстоянии около тысячи световых лет в созвездии Персея. Эти планеты могли бы многому научить астрономов о процессе формирования звезд и планет. |
Команду возглавлял Адам Ланжевельд, младший научный сотрудник факультета физики и астрономии Университета Джона Хопкинса (JHU). Статья, в которой подробно излагаются результаты исследования, была принята к публикации в журнале Astronomical Journal и в настоящее время доступна на сервере препринтов arXiv. |
Большинство обнаруженных на сегодняшний день "блуждающих планет" были обнаружены с помощью гравитационного микролинзирования, в то время как другие были обнаружены с помощью прямой визуализации. Первый метод основан на "линзировании", когда гравитационная сила массивных объектов изменяет кривизну пространства-времени вокруг них и усиливает свет от более удаленных объектов. Последнее заключается в обнаружении коричневых карликов (объектов, которые находятся на границе между планетами и звездами) и массивных планет непосредственно путем обнаружения инфракрасного излучения, производимого в их атмосферах. |
В своей статье команда описывает, как это открытие произошло во время чрезвычайно глубокого спектроскопического исследования NGC1333. Используя данные, полученные с помощью тепловизора Уэбба в ближнем инфракрасном диапазоне и бесщелевого спектрографа (NIRISS), команда ученых измерила спектр каждого объекта в наблюдаемой части звездного скопления. Это позволило им повторно проанализировать спектры 19 ранее наблюдавшихся коричневых карликов и привело к открытию нового коричневого карлика со спутником планетарной массы. |
Это последнее наблюдение стало редкой находкой, которая уже бросает вызов теориям о том, как образуются двойные системы. Но настоящим прорывом стало обнаружение шести планет, масса которых в пять-десять раз превышает массу Юпитера (они же супер-Юпитеры). |
Это означает, что эти шесть кандидатов являются одними из когда-либо найденных планет-изгоев с самой низкой массой, которые образовались в результате того же процесса, что и коричневые карлики и звезды. Это было целью Глубокого спектроскопического исследования молодых коричневых карликов и свободно плавающих планет, целью которого было изучение массивных объектов, которые недостаточно велики, чтобы стать звездами. |
Тот факт, что наблюдения Уэбба не выявили объектов массой менее пяти масс Юпитера (которые он достаточно чувствителен для обнаружения), является убедительным свидетельством того, что звездные объекты, которые легче, с большей вероятностью формируются так же, как планеты. |
Об этом сказал ведущий автор исследования Ланжевельд в заявлении, опубликованном новым источником JHU (the Hub): |
"Мы исследуем самые границы процесса звездообразования. Если у вас есть объект, похожий на молодой Юпитер, возможно ли, что при определенных условиях он мог бы стать звездой? Это важный контекст для понимания формирования как звезд, так и планет." |
Самая интригующая из планет-изгоев была также и самой легкой: по оценкам, ее масса составляла пять масс Юпитера (около 1600 масс Земли). Поскольку пыль и газ обычно попадают в диск на ранних стадиях звездообразования, наличие этого кольца обломков вокруг одной планеты убедительно свидетельствует о том, что оно образовалось таким же образом, как и звезды. |
Однако планетные системы также формируются из обломочных дисков (они же околосолнечные диски), что позволяет предположить, что эти объекты могут быть способны образовывать свои собственные спутники. Это говорит о том, что эти массивные планеты могут быть рассадником миниатюрных планетных систем, подобных нашей Солнечной системе, но в гораздо меньших масштабах. |
Профессор университета Джона Хопкинса Рэй Джаявардхана, астрофизик и старший автор исследования (который также возглавляет исследовательскую группу), сказал: "Оказывается, самые маленькие свободно плавающие объекты, которые по форме напоминают звезды, по массе совпадают с гигантскими экзопланетами, вращающимися вокруг близлежащих звезд. Вполне вероятно, что такая пара образовалась так же, как и двойные звездные системы, из облака, распадающегося по мере сжатия. Разнообразие систем, созданных природой, поразительно и подталкивает нас к совершенствованию наших моделей образования звезд и планет… |
"Наши наблюдения подтверждают, что природа создает объекты планетарной массы по крайней мере двумя различными способами — путем сжатия облака газа и пыли, как при формировании звезд, и в виде дисков газа и пыли вокруг молодых звезд, как это сделал Юпитер в нашей собственной солнечной системе". |
В ближайшие месяцы команда планирует использовать Webb для проведения последующих исследований атмосфер этих планет-изгоев и сравнения их с атмосферами коричневых карликов и газовых гигантов. Они также планируют исследовать область звездообразования в поисках других объектов с дисками обломков, чтобы исследовать возможность существования мини-планетарных систем. |
Полученные ими данные также помогут астрономам уточнить свои оценки количества планет-изгоев в нашей галактике. Новые наблюдения Уэбба показывают, что на такие тела приходится около 10% небесных тел в целевом скоплении. |
По текущим оценкам, количество звезд в нашей галактике составляет от 100 до 400 миллиардов, а количество планет - от 800 миллиардов до 3,2 триллиона. При 10% это означает, что в космосе существует от 90 до 360 миллиардов миров-изгоев. Как мы уже писали в предыдущих статьях, возможно, когда-нибудь нам удастся исследовать некоторые из них, и наше солнце, возможно, даже захватит несколько из них. |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|