Открытие CHEOPS противоречит правилам формирования планет

Фото из открытых источников

По мере открытия новых экзопланет мы начинаем понимать, насколько уникальна наша собственная Солнечная система и её история. Четвёртое открытие экзопланеты в системе LHS 1903, сделанное миссией CHEOPS Европейского космического агентства, помещает каменистый мир именно там, где ему быть не должно. Эта «вывернутая наизнанку система» может бросить вызов нашему нынешнему пониманию процесса формирования планет.

В конце XX века существовала упорядоченная, хотя и упрощенная модель формирования планет, смоделированная на примере нашей Солнечной системы, где каменистые планеты земной группы располагались близко к Солнцу, а затем, на большем расстоянии, появлялись газовые и ледяные гиганты. Теперь же открытие более 6128 известных экзопланет и 4560 экзопланетных систем (и это число продолжает расти), а также странное разнообразие горячих Юпитеров, планет, вращающихся вокруг пульсаров, и многого другого, показало нам, что наша собственная спокойная Солнечная система может быть исключением из этого правила.

Недавнее открытие четвертого мира в системе LHS 1903 озадачило астрономов, поскольку оно потенциально может опровергнуть известные теории формирования планет. LHS 1903 находится на расстоянии 116 световых лет в северном полушарии, в созвездии Рыси, недалеко от звезды 21 Линцис (+4,6 звездной величины). Главная звезда — красный карлик типа M. Четыре планеты состоят из двух каменистых миров (b и e, самого внутреннего и самого внешнего), а два промежуточных мира (c и d) — это мини-Нептуны, газовые карлики, масса которых в шесть раз превышает массу Земли, а диаметр — более чем в два раза.

Спутник НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS) впервые обнаружил три внутренних транзитных мира в серии наблюдений в период с 2019 по 2023 год, а CHEOPS добавил четвертый мир в 2026 году. Gaia исключила возможность существования дополнительных газовых гигантов, скрывающихся дальше в системе, из-за отсутствия искажений, наблюдаемых в астрометрическом шуме вблизи них. При орбите самой дальней планеты LHS 1903e в 0,15 астрономических единиц (а.е.) с периодом 29 дней вся система аккуратно поместилась бы в орбиту Меркурия в нашей Солнечной системе.

Исследование было опубликовано в журнале Science и проведено международной группой астрономов из Бернского университета (UNIBE), Национального центра компетенции в области исследований PlanetS (NCCRPS) и Женевского университета (UNIGE).

Миссия Европейского космического агентства по изучению экзопланет (CHEOPS) была запущена в 2019 году. CHEOPS, рассчитанная на 3,5 года и находящаяся в стадии продления, занимается поиском транзитных экзопланет. CHEOPS была спроектирована, построена и в основном эксплуатируется на базе швейцарских университетов UNIBE и UNIGE.

«Благодаря точности прибора CHEOPS нам удалось обнаружить эту новую планету», — говорит Моника Лендл (Юниге). «Поскольку каменистые планеты обычно не образуются за пределами газовых гигантов, эта планета полностью опровергает наши теории!»

Традиционные теории формирования планет исключают образование газовых гигантов в непосредственной близости от звезды. Высокие температуры в протопланетном диске вблизи звезды исключают накопление газа вокруг каменистых ядер. В более отдаленных областях такие газовые оболочки могут накапливаться и сохраняться.

Ожидалось, что любой четвёртый мир вокруг LHS 1903 будет следовать этой тенденции. Открытие LHS 1903 превзошло все ожидания: переместился ли заблудившийся мир на своё нынешнее местоположение, или же он, возможно, был сбит другим объектом на ранней стадии своего формирования, в результате чего лишился газовой оболочки?

Ещё одна идея, которую многие считают первым примером объяснения, предложенного десять лет назад. Четыре мира сформировались последовательно, но по отдельности, а не одновременно в один и тот же промежуток времени. В этом случае LHS 1903e просто бы истощился из-за недостатка газа для дальнейшего роста.

«Действительно, четвёртая планета должна была накопить и сохранить большое количество газа», — говорит Ян Алибер (Отдел космических исследований и планетологии UNIBE). «Наша гипотеза состоит в том, что она образовалась после исчезновения газа из протопланетного диска, и, следовательно, после второй и третьей планет системы, которые являются газовыми гигантами».

LHS 1903 демонстрирует нам пример того, насколько странными могут быть экзопланетные системы. По мере открытия новых миров могут быть обнаружены и другие примеры подобного застойного формирования, поскольку постепенно будут добавляться новые экзопланеты в каталог известных миров.