Самая молодая из обнаруженных планет всё ещё растёт вокруг своей звезды

Фото из открытых источников

Астрономы подтвердили, что Elias 2-24 b — самая молодая из известных экзопланет, предоставив редкую возможность увидеть гигантскую планету, которая еще находится в стадии формирования. Результаты исследования опубликованы в Astrophysical Journal Letters.

Представьте себе планету, настолько молодую, что она ещё даже не завершила своё рождение. Где-то там, внутри диска из пыли и газа, из которого она образовалась, ещё находится планета, находящаяся в процессе роста. Астрономы только что подтвердили, что это самая молодая из когда-либо зарегистрированных планет. Раньше этот титул принадлежал планетам, которые были в пять раз старше. 

Планета называется Elias 2-24 b. Она была идентифицирована группой исследователей под руководством Андреа Бернарди из Университета Диего Порталеса в Чили. Это открытие уже заставляет ученых переосмыслить свои представления о том, как формируются планеты.

До сих пор рекорд принадлежал четырем планетам, возраст которых превышал 5 миллионов лет.

«Наши модели формирования планет уже с трудом объясняли предыдущие рекорды по возрасту известных планет – четыре планеты, вращающиеся вокруг звезды PDS 70, и две планеты, вращающиеся вокруг звезды WISPIT 2, – возраст которых превышает 5 миллионов лет», – сказал соавтор исследования профессор Лукас Сиеза из Института астрофизических исследований в Чили. «Элиас 2-24 b показывает нам, что даже в наших лучших моделях формирования планет все еще отсутствуют некоторые важные процессы».

А вот что забавно: никто не направил телескоп ни на что новое. Вместо этого команда покопалась в архивах.  Они получили старые данные из обсерватории им. Уильяма Кека на Гавайях, которая сотрудничает с НАСА. Их внимание привлекли семь звезд, каждая из которых была окружена диском из пыли и газа, из которого формировались планеты.

Пробелы в этих дисках часто означают, что внутри что-то формируется, поэтому команда использовала коронограф, чтобы заблокировать блики от звезды-хозяина. Затем они стали искать слабые планеты, скрывающиеся в этих пробелах.

«Планеты должны находиться в этих промежутках, поскольку они их прорезают», — сказал Бернарди. «И именно там мы обнаружили Elias 2-24 b».

Масса планеты примерно равна массе Юпитера. Ее звезда находится на расстоянии около 450 световых лет. Изучение такой молодой системы подобно тому, как если бы вы увидели первые фотографии нашей собственной Солнечной системы.

Звезды рождаются внутри хаотичных облаков газа и пыли, а планеты формируются из того, что остается. Но наблюдать за этим процессом очень сложно, поскольку новорожденные планеты остаются погребенными под той же пылью, которая участвовала в их формировании.

Большинство известных экзопланет обнаруживаются в результате транзитов. Это происходит, когда планета проходит перед своей звездой и слегка приглушает её свет. 

Это отличный способ обнаружения старых планет, находящихся близко к своим звёздам. Однако он работает гораздо хуже для планет, всё ещё окутанных пылью или дрейфующих далеко от них. Именно поэтому подавляющее большинство из примерно 6000 подтвержденных экзопланет имеют возраст в миллиарды лет и вращаются относительно близко к своим звездам.

«Галактика непрерывно производит новые звезды и планеты, поэтому их много на всех стадиях эволюции», — сказал Сиеза. «Это значит, что теоретически мы можем наблюдать весь процесс, но существует большой разрыв между тем, что могут обнаружить большинство телескопов. Сейчас мы практически ничего не видим в этих молодых планетах».

Это открытие фактически решает загадку, которая оставалась неразгаданной около десяти лет.  Тогда же обсерватория ALMA в Чили заметила пробел в пылевом диске этой молодой звезды. Вскоре после этого Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории обнаружил слабую точку света, расположенную прямо внутри него.

Никто не мог это объяснить. Стандартная теория формирования планет гласит, что подобные пробелы не должны появляться так рано или так далеко от звезды. Согласно моделям, для формирования планеты размером с Юпитер на расстоянии Юпитера от Солнца требуется около 5 миллионов лет. На большем расстоянии этот процесс должен занять еще больше времени. Однако этот загадочный объект находился в 55 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, и уже тогда вел себя как планета.

Поэтому команда Бернарди вернулась к архиву обсерватории Кека, совместному проекту обсерватории Кека и Института изучения экзопланет НАСА при Калифорнийском технологическом институте/IPAC. Они обнаружили ту же самую слабую точку в старых наблюдениях 2018 и 2020 годов. Затем они отследили ее перемещение во времени. Оно вело себя в точности как настоящая планета, а не как сбой или далекая звезда.

«Обычно мы слышим о телескопах, работающих по отдельности, но это подтверждение стало возможным только благодаря одновременному использованию нескольких телескопов», — сказал Бернарди. «Образец Elias 2-24 b находится на пределе возможностей современных телескопов, но с появлением новых инструментов, таких как космический телескоп Нэнси Грейс Роман НАСА, подобные обнаружения должны стать проще».

Модель Roman была выпущена 30 августа. Она оснащена коронографом, который даже более четкий, чем те, что использовались здесь.  Используя тот же метод обнаружения, Роман смог найти планеты, вращающиеся гораздо ближе к своим звёздам. 

Это включает в себя и настоящие миры, подобные Юпитеру, которые в настоящее время скрыты в звездном сиянии. Для сравнения, Elias 2-24 b вращается примерно в десять раз дальше от своей звезды, чем Юпитер от Солнца.

«Это только начало новой эры открытий», — сказал Сиеза. «Невероятно, что с помощью современных технологий мы можем наблюдать за формированием планет в действии, и Роман выведет поиск планет на новый уровень».