Теорії формування планет під сумнівом. Вчені відкрили масивні супер-Юпітери за 130 світлових років від Землі

Про це пише видання Science alert.

Навколо цієї зорі, розташованої приблизно за 130 світлових років у сузір’ї Пегаса, обертаються чотири відомі газові гіганти. Їхня маса у 5−10 разів перевищує масу Юпітера. Три з них стали об’єктом нового дослідження.

Читайте также: Прорив у фотоніці. Науковці змусили світло повторити відомий квантовий ефект, за вивчення якого були присуджені три Нобелівські премії

Команда проаналізувала склад їхніх атмосфер за допомогою інструмента NIRSpec космічного телескопа James Webb Space Telescope. Спостереження проводили в інфрачервоному діапазоні на довжинах хвиль від 3 до 5 мікронів.

Газові гіганти можуть наближатися за масою до коричневих карликів — об’єктів, які короткочасно здатні до термоядерних реакцій з дейтерієм. Вважається, що коричневі карлики формуються подібно до зір — через гравітаційне стискання газу. Натомість планети, за основною версією, виникають поступово: спочатку формується тверде ядро в протопланетному диску, яке з часом притягує газ.

У системі HR 8799 планети розташовані на відстані від 15 до 70 астрономічних одиниць від зорі — це у 15−70 разів далі, ніж Земля від Сонця. На такій дистанції процес нарощування маси мав би відбуватися повільно, і частина науковців сумнівається, що за цей час планети могли набрати стільки речовини. Тому припускали, що вони могли сформуватися через гравітаційне стискання, як коричневі карлики.

Щоб перевірити це, дослідники шукали в атмосферах планет сірку — елемент, який у протопланетних дисках зазвичай міститься в твердих частинках. Якщо сірка є в атмосфері, це означає, що під час формування планета активно поглинала тверду речовину.

У двох планетах — HR 8799 c і d — виявили переконливі ознаки сірководню. Моделі показали, що всі три внутрішні планети збагачені сіркою. Також зафіксовано підвищений вміст інших важких елементів, зокрема вуглецю й кисню, порівняно із самою зорею.

Співавтор дослідження Жан-Батіст Руффіо з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго пояснив, що завдяки чутливості телескопа вдалося детально дослідити атмосфери цих планет і отримати підказки щодо їхнього походження. За його словами, виявлення сірки свідчить, що планети, ймовірно, формувалися за тим самим механізмом, що й Юпітер, хоча вони у кілька разів масивніші. Це стало несподіванкою для вчених.

Читайте также: На рухомій роботизованій руці. Honor представила Robot Phone з 200-МП камерою

Попри те що планети в тисячі разів тьмяніші за свою зорю, чутливість телескопа дозволила відокремити їхній сигнал від світла HR 8799. Для аналізу команда створила складні атмосферні моделі й порівняла їх із отриманими даними.

Співавтор дослідження Джеррі Сюань з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі повідомив, що в атмосферах цих планет виявили кілька молекул, деякі з них — уперше, зокрема сірководень.

Рівень збагачення важкими елементами виявився вищим, ніж очікувалося в межах класичних моделей формування. Астроном Майкл Маєр з Мічиганського університету зазначив, що така ефективність утворення планет виглядає незрозумілою.

Дослідники планують вивчити й інші подібні системи, однак наразі механізм формування масивних планет у системі HR 8799 залишається відкритим питанням.