Объяснение планет-изгоев: они были разрушены горячими звездами

Фото из открытых источников

Разделительная линия между звездами и планетами заключается в том, что звезды обладают достаточной массой для синтеза водорода в гелий для производства собственного света, в то время как планеты недостаточно массивны для синтеза в ядре. 

Обычно это хороший способ их разделить, за исключением коричневых карликов. Это тела с массой около 15–80 масс Юпитера, поэтому они достаточно велики, чтобы синтезировать дейтерий, но не могут генерировать гелий. Другой способ отличить планеты от звезд — это то, как они образуются. Звезды образуются путем гравитационного коллапса газа и пыли внутри молекулярного облака, что позволяет им набирать массу за короткий космический промежуток времени. С другой стороны, планеты образуются путем постепенного накопления газа и пыли внутри аккреционного диска молодой звезды. Но опять же, эта линия становится размытой для коричневых карликов.

Проблема возникает в том, что если коричневые карлики формируются внутри молекулярного облака, как звезды, они недостаточно массивны, чтобы сформироваться быстро. Если облако газа и пыли имеет достаточную массу, чтобы схлопнуться под собственным весом, у него достаточно массы, чтобы сформировать полноценную звезду. Но если коричневые карлики формируются как планеты, им придется невероятно быстро накапливать массу. Моделирование формирования планет показывает, что планете трудно сформироваться с массой, превышающей несколько масс Юпитера. Так что же происходит? Ответ может заключаться в так называемых двойных объектах с массой Юпитера, или JuMBO.

JuMBO — это двойные объекты, где каждый компонент имеет массу от 0,7 до 13 масс Юпитера. Если они формируются как планеты, они должны быть чрезвычайно редки, а если они формируются как двойные звезды, они должны иметь большую массу. Недавние наблюдения JWST скопления туманности Ориона обнаружили 540 свободно плавающих объектов массы Юпитера, так называемых планет-изгоев. Это было удивительно само по себе, но еще более удивительным был тот факт, что 42 из них были JuMBO. Они вовсе не редки, они составляют почти 8% этих объектов-изгоев. Так как же они формируются?

Одна из подсказок заключается в их орбитальном разделении. Компоненты JuMBO чаще всего разделены расстоянием 28–384 а. е. Это похоже на двойные звезды с компонентами около массы Солнца, которые обычно находятся в диапазоне 50–300 а. е. Двойные звезды чрезвычайно распространены. Более распространены, чем одиночные звезды, такие как Солнце. Окружающая среда звездных яслей, таких как туманность Ориона, также чрезвычайно интенсивна. Массивные звезды, которые образуются первыми, могут взрывать близлежащие регионы ионизирующим излучением. Учитывая, насколько распространены JuMBO, вполне вероятно, что они начинались как двойные звезды, только чтобы большая часть их масс была уничтожена фотоэрозией. Вместо того, чтобы быть двойными планетами, они являются неудавшимися остатками двойных звезд.

Это также может объяснить, почему так много планет-изгоев имеют массу супер-Юпитера. Тот же интенсивный свет, который вызвал бы фотоэрозию, также имел бы тенденцию выталкивать их из звездных систем.