Хаббл обнаружил протопланету, способную опровергнуть модели формирования планет

Космический телескоп НАСА «Хаббл» сфотографировал прямое свидетельство формирования протопланеты, похожей на Юпитер, в результате того, что исследователи описывают как «интенсивный и бурный процесс». Открытие поддерживает давно обсуждаемую теорию о том, как образовались планеты, подобные Юпитеру, называемую «нестабильностью диска».

Строящийся новый мир заключен в протопланетный диск из пыли и газа с характерной спиральной структурой, которая вращается вокруг него, окружая молодую звезду, возраст которой оценивается примерно в два миллиона лет. Это был примерно тот возраст нашей Солнечной системы, когда происходило формирование планет. (В настоящее время Солнечной системе 4,6 миллиарда лет.)

«Природа разумна, она может создавать планеты разными способами», — сказал Тейн Карри из Subaru Telescope и Eureka Scientific, ведущий автор исследования.

Все планеты состоят из материала, образовавшегося в звездном диске. Доминирующая теория образования юпитерианских планет называется «аккреция ядра» — подход «снизу вверх», согласно которому планеты, встроенные в диск, вырастают из крошечных тел — размером от пылинок до камней — и сталкиваются и слипаются, вращаясь вокруг орбиты. звезда. Это газообразное ядро ​​затем медленно накапливается на диске. Напротив, подход с неустойчивостью диска представляет собой нисходящую модель, в которой по мере охлаждения массивного диска вокруг звезды гравитация заставляет диск быстро распадаться на один или несколько фрагментов массы планеты.

Новообразованная планета, названная AB Aurigae b, вероятно, примерно в девять раз больше Юпитера и вращается вокруг своей звезды на расстоянии колоссальных 8,6 миллиардов миль — более чем в два раза больше расстояния Плутона от нашего Солнца. На таком расстоянии потребовалось бы очень много времени, чтобы планета размером с Юпитер сформировалась путем первичной аккреции. Это приводит исследователей к выводу, что нестабильность диска позволила этой планете сформироваться на таком большом расстоянии. Это резко контрастирует с предсказаниями формирования планет широко распространенной моделью аккреции ядра.

Новый анализ объединяет данные двух инструментов Хаббла: спектрометра изображений космического телескопа и камеры ближнего инфракрасного диапазона и многообъектного спектрографа. Эти данные были сопоставлены с данными последнего прибора для визуализации планет под названием SCExAO, установленного на 8,2-метровом японском телескопе Subaru, расположенном на вершине Мауна-Кеа на Гавайях. Обилие данных, полученных с помощью космических и наземных телескопов, оказалось крайне важным, поскольку очень сложно отличить малые планеты от сложных свойств диска, не имеющих ничего общего с планетами.

«Объяснение этой системы очень сложно», — сказал Кори. «Это одна из причин, по которой нам нужен Хаббл для этого проекта — чистое изображение, чтобы лучше отделить свет от диска и любой планеты».

Сама природа тоже протянула руку помощи: массивный диск из пыли и газа, вращающийся вокруг звезды AB Возничего, наклонился почти прямо к нашему взгляду с Земли.

Кюри подчеркнул, что долговечность Хаббла сыграла особую роль в помощи исследователям в измерении орбиты протопланеты. Первоначально он очень скептически относился к тому, что AB Aurigae b является планетой. Архивные данные Хаббла в сочетании с изображениями Субару стали поворотным моментом в его изменении мнения.

«Мы не могли обнаружить это движение в течение года или двух», — сказал Кори. «Хаббл вместе с данными Subaru предоставил базовую временную линию за 13 лет, чего было достаточно, чтобы обнаружить орбитальное движение».

«Этот результат улучшает наземные и космические наблюдения, и мы вернемся в прошлое с помощью архивных наблюдений Хаббла», — добавил Оливье Гийон из Университета Аризоны, Тусон, и телескопа Субару, Гавайи. «AB Aurigae b теперь рассматривали на нескольких длинах волн, и возникла непротиворечивая картина — очень четкая картина».

Результаты команды были опубликованы в номере журнала от 4 апреля. естественная астрономия.

«Это новое открытие является убедительным доказательством того, что некоторые газовые планеты-гиганты могут формироваться благодаря механизму нестабильности диска», — сказал Алан Басс из Института науки Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия. «В конечном счете, гравитация — это все, что имеет значение, поскольку остатки процесса звездообразования в конечном итоге объединятся под действием гравитации, чтобы сформировать планеты, так или иначе».

Понимание первых дней формирования планет, подобных Юпитеру, дает астрономам больше информации об истории нашей Солнечной системы. Это открытие прокладывает путь для будущих исследований химического состава протопланетных дисков, таких как AB Aurigae, включая космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА.