Обнаружена планета-изгой, у которой произошел мощный «скачок роста»

Фото из открытых источников

Планеты-изгои, также известные как свободно плавающие планеты (FFP) или изолированные объекты планетарной массы (iPMO), стали объектом пристального внимания астрономов. Первые такие объекты были обнаружены в 2000 году группами исследователей на Британском инфракрасном телескопе (UKIRT) и в обсерватории Кека, хотя ранее были сделаны открытия, которые тогда не были подтверждены. С тех пор исследования показали, что такие планеты могут встречаться чаще, чем планеты, вращающиеся вокруг звёзд, и, по некоторым оценкам, только в нашей Галактике их численность достигает 4 триллионов.

Как следует из названия, эти планеты не связаны ни с одной звёздной системой и, вероятно, были объектами, выброшенными из своей родной системы или образовавшимися самостоятельно из пыли и газа в межзвёздной среде (ISM). Согласно недавним открытиям международной группы астрономов, эта последняя теория, по-видимому, верна. Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской Южной Обсерватории, группа наблюдала блуждающую планету, расположенную примерно в 620 световых годах от нас в созвездии Хамелеон, которая всё ещё находится в процессе формирования. Кроме того, эта блуждающая планета во много раз превышает массу Юпитера и продолжает расти с невероятной скоростью.

Группу возглавлял Виктор Альмендрос-Абад, астроном из Астрономической обсерватории Палермо и Национального института астрофизики (INAF) в Италии. В группу также вошли исследователи из Института астрофизики и космических наук Лиссабонского университета, Дублинского института передовых исследований, Университетского колледжа Дублина (UCD), Лаборатории космических наук Малларда, Европейской южной обсерватории (ESO) и ряда университетов по всему миру. Результаты исследования были опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters.

Изучение планет-изгоев значительно продвинулось благодаря совершенствованию приборов и методов. В результате астрономы лучше понимают, насколько распространены эти несвязанные тела, и в процессе этого узнали о них много интересного. Некоторые исследования указывают на то, что они могут порождать собственные планетные системы, и что планеты-гиганты с экзолунами могут быть способны поддерживать жизнь, подобно тому, что учёные предполагают в отношении Европы, Энцелада, Титана и других «океанических миров» Солнечной системы.

С апреля по май группа наблюдала Cha 1107-7626 с помощью спектрографа X-shooter на VLT. Эти данные были объединены с данными, полученными приборами NIRSPec и MIRI на космическом телескопе имени Джеймса Уэбба (JWST), а также архивными данными спектрографа для наблюдений интегрального поля в ближнем инфракрасном диапазоне (SINFONI) VLT. На основании этих данных группа определила, что масса Cha 1107-7626 в 5–10 раз превышает массу Юпитера, и что она продолжает подпитываться окружающим её аккреционным диском.

Однако их результаты также показали, что процесс аккреции был неравномерным. К августу их наблюдения показали, что планета аккрецирует примерно в восемь раз быстрее, чем прежде, со скоростью шесть миллиардов тонн в секунду. Подобная скорость аккреции никогда не наблюдалась ни у одной из планет-блуждающих, ни у планет, вращающихся вокруг звёзд. Как отметил Альмендрос-Абад в пресс-релизе ESO:

Люди могут считать планеты тихими и стабильными мирами, но это открытие показывает, что свободно парящие в космосе объекты планетарной массы могут быть захватывающими. Это самый мощный эпизод аккреции, когда-либо зарегистрированный для объекта планетарной массы.

Сравнивая наблюдения, полученные до и во время вспышки, группа обнаружила, что магнитная активность, по-видимому, сыграла определённую роль в внезапном падении массы на Cha 1107-762. Более того, спектры, полученные с диска, также показали, что его состав изменился во время вспышки, увеличившись в содержании водяного пара. Эти результаты свидетельствуют о том, что объекты малой массы могут обладать достаточно сильными магнитными полями, способными вызывать мощные процессы аккреции, и что некоторые планеты-изгои могут следовать аналогичному пути формирования звёзд.

В то время как вспышки аккреции и изменения в составе диска наблюдались у звёзд, у планет они никогда не наблюдались. Эти открытия не только беспрецедентны, но и могут пролить свет на нерешённый вопрос о том, как и где возникают планеты-блуждающие.

«Это открытие стирает грань между звёздами и планетами и даёт нам возможность заглянуть в самые ранние периоды формирования блуждающих планет», — заявила соавтор исследования Белинда Дамиан, астроном из Университета Сент-Эндрюс. Как выразила соавтор исследования и астроном Европейской южной обсерватории Амелия Байо: «Идея о том, что планетарный объект может вести себя как звезда, внушает благоговение и побуждает нас задуматься о том, как могли бы выглядеть миры за пределами нашего на стадии своего зарождения».

Хотя планеты-изгои всё ещё очень сложно обнаружить из-за их слабости, телескопы следующего поколения могут привести к взрывному росту числа открытий, подобному тому, что произошло с экзопланетами. К ним относятся Чрезвычайно большой телескоп (ELT) Европейской южной обсерватории (ESO), который в настоящее время строится на севере Чили, и космический телескоп Нэнси Грейс Роман. Ожидается, что, используя свою адаптивную оптику высокого разрешения, спектрометры и коронографы, эти обсерватории обнаружат от нескольких сотен до нескольких тысяч свободно летающих планет в Млечном Пути.