Эта гигантская экзопланета формируется очень странным образом, считают астрономы

Открытие газовой гигантской экзопланеты, которая все еще находится в процессе формирования, может перевернуть наше представление об образовании планет.

Предполагаемая протопланета была названа AB Aurigae b, и, похоже, она формируется на большом расстоянии от своей звезды AB Aurigae, причем довольно необычным образом.

Данные свидетельствуют о том, что планета формируется в результате нисходящего гравитационного коллапса облаков газа, а не в соответствии с более общепринятой восходящей моделью, согласно которой планеты образуются в результате постепенного накопления пыли и камней.

Это подтверждает идею о том, что существует множество путей формирования планет, что свидетельствует о богатом и удивительном разнообразии планетных систем в Млечном Пути.

AB Aurigae интенсивно изучается в последние годы. Это очень молодая звезда, которая все еще формируется, ее возраст не превышает 5 миллионов лет (Солнцу 4,6 миллиарда лет).

Звезда все еще окружена толстым турбулентным диском из газа и пыли. Когда протозвезда растет, этот газ и пыль являются питательной средой для ее роста. Поскольку звезда находится относительно близко - всего в 508 световых годах от нас - она представляет собой отличную лабораторию для изучения формирования планетных систем.

То, что останется от диска, сформирует другие элементы, составляющие планетарную систему - планеты и более мелкие объекты, такие как астероиды, карликовые планеты, кометы и другие породы. Согласно нашему нынешнему пониманию формирования планет, эти более мелкие объекты могут начать формировать планеты в так называемой модели аккреции ядра.

В этой модели куски породы в протопланетном диске из пыли и газа слипаются друг с другом, сначала под действием электростатических сил, затем под действием гравитации, образуя все более крупные тела, строя планету снизу вверх. Получившаяся экзопланета имеет твердое ядро, которое формируется, чтобы быть относительно прохладным и тусклым.

Другая модель формирования планет известна как модель дисковой нестабильности. Чтобы планета сформировалась таким образом, остывающий протопланетный диск вызывает гравитационные неустойчивости и разрывается на части. Затем часть диска гравитационно коллапсирует прямо в газовый гигант. В этой модели у экзопланеты нет твердого ядра, и она формируется более горячей и яркой.

Что происходит в диске AB Aurigae, протозвезды, масса которой примерно в 2,4 раза больше массы Солнца, было трудно определить.

Сначала астрономы думали, что видят экзопланету, формирующуюся на расстоянии, подобном расстоянию до Нептуна. Позже эта интерпретация была поставлена под сомнение другими астрономами, которые заявили, что объект может быть второй звездой.

В новом исследовании под руководством астрофизика Тейна Карри из Национальной астрономической обсерватории Японии на телескопе Субару группа ученых использовала телескоп Субару и космический телескоп Хаббл для более детальных наблюдений звезды.

Наблюдения показали наличие скопления и других особенностей в диске, которые соответствуют формированию экзопланеты не на расстоянии Нептуна от Солнца, а в три раза дальше, на расстоянии около 93 астрономических единиц от AB Aurigae.

"Особенности спирального рукава, которые мы наблюдали в этом диске, - это как раз то, чего следует ожидать, если в присутствии этих пылевых структур находится планета с массой Юпитера или больше", - говорит астроном Кевин Вагнер из обсерватории Стюард Аризонского университета.

"Массивная планета должна возмущать их в точности так, как мы видим здесь".

На таком расстоянии количество породы, присутствующей в диске, было бы недостаточным для формирования планеты, не говоря уже о планете с массой AB Aurigae b. Расчеты команды показывают, что масса детской экзопланеты примерно в девять раз больше массы Юпитера. По словам исследователей, наиболее вероятным путем формирования является модель дисковой нестабильности.

"Природа умна; она может создавать планеты различными способами", - говорит Карри.

Команда также обнаружила особенности в диске на расстояниях 430 и 580 астрономических единиц от AB Aurigae, что позволило предположить, что экзопланеты могут формироваться и в этих местах.

Полученные результаты проливают новый свет на процессы, связанные с формированием планет, и могут даже помочь нам лучше понять нашу собственную Солнечную систему. Есть основания полагать, что Юпитер сформировался примерно в четыре раза дальше, чем его нынешняя орбита. 

Таким образом, будущие исследования зарождающейся системы AB Aurigae с помощью более мощных инструментов могут позволить нам изучить эволюцию нашего собственного маленького уголка галактики.

"Это новое открытие является убедительным доказательством того, что некоторые газовые планеты-гиганты могут формироваться по механизму дисковой нестабильности", - говорит астрофизик Алан Босс из Научного института Карнеги, который не принимал участия в исследовании, но впервые предложил дисковую нестабильность в 1997 году.

"В конце концов, гравитация - это все, что имеет значение, поскольку остатки процесса звездообразования в конечном итоге будут стянуты вместе под действием гравитации и образуют планеты, так или иначе".

Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.