Планеты вращаются вокруг звезд. Это аксиома. По крайней мере, так было до тех пор, пока астрономы не начали находить планеты-изгои, также называемые свободно плавающими планетами (FFP). Некоторые из этих планет были вырваны из гравитационной хватки своих звезд и теперь дрейфуют по космосу, не привязанные ни к одной звезде. Другие формировались изолированно.
Теперь астрономы обнаружили, что некоторые FFP могут вращаться вокруг друг друга в бинарных отношениях, как будто меняя свою звезду на другую планету-изгой.
В 2023 году астрономы, работающие с космическим телескопом Джеймса Уэбба (JWST), обнаружили 42 JuMBO во внутренней туманности Ориона и скоплении Трапеции. JuMBO отличаются от других свободно плавающих планет. Это двойные объекты массой Юпитера.
«Существование этих широких свободно плавающих двойных планетарных масс было неожиданным для наших современных теорий формирования звезд и планет».
От «Радиодвойника двойного объекта массы Юпитера в Орионе», Родригес и др. 2024.
В ходе этого исследования JWST провела съемку региона в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью мощной камеры NIRCam. Он изучал мощные истечения и джеты от молодых звезд, ионизированных околозвездных дисков и других объектов в этом регионе. Среди находок были 42 JuMBO. «В дальнейших статьях эти и другие открытия будут рассмотрены более подробно», — пишут авторы этой статьи.
Именно это и произошло. Новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, более подробно рассматривает один из JuMBO. Но вместо инфракрасных наблюдений авторы использовали наблюдения с Очень Большой Решётки Карла Янски (VLA) для изучения объектов в радиоизлучении.
Статья называется «Радио-аналог двойного объекта массы Юпитера в Орионе». Ведущий автор — Луис Родригес, научный сотрудник Института радиоастрономии и астрофизики Национального автономного университета Мексики.
«Существование этих широких свободно плавающих двойных планетарных масс было неожиданным для наших современных теорий формирования звезд и планет», — пишут Родригес и его коллеги в своей статье. «Эти системы не связаны со звездами, а их компоненты имеют массы планет-гигантов типа Юпитера и расстояния в плоскости неба порядка около 100 а.е.».
Наше понимание планет и того, как они формируются, начинается со звезд. Звезды формируются в гигантских молекулярных облаках, и по мере их формирования вокруг звезды формируется вращающийся диск из газа и пыли. В этих дисках формируются планеты и они расселяются по орбитам вокруг звезды.
Но планеты-изгои, также называемые изолированными объектами планетарной массы (IPMO), могут формироваться по-другому. В настоящее время существует два конкурирующих объяснения их образования. Они могут формироваться вокруг звезд, как описано выше, или могут формироваться изолированно, как это делают звезды малой массы и коричневые карлики.
Массы JuMBO варьируются от 0,6 до 14 масс Юпитера и находятся на расстоянии от 28 до 384 а.е. друг от друга. В настоящее время нет объяснения того, как могут формироваться эти бинарные объекты. Одиночные планеты-изгои соответствуют нашему пониманию того, как формируются звезды и планетные системы. Но JuMBO не вписываются в это понимание.
Эти объекты имеют много общего с коричневыми карликами, субзвездными объектами, более массивными, чем самые большие планеты, но слишком маленькими, чтобы вызвать термоядерный синтез. Коричневые карлики можно найти на большом расстоянии друг от друга в двойных парах. Астрономы обнаружили одну пару коричневых карликов, разделенную расстоянием в 240 а.е., и, вероятно, еще предстоит открыть более удаленные друг от друга двойные системы коричневых карликов.
В этой статье исследователи изучили один конкретный JuMBO из предыдущего исследования под названием JuMBO 24. Они изучили наблюдения VLA, охватывающие десятилетие, и обнаружили, что JuMBO 24 по радиосветимости был намного ярче, чем коричневые карлики.
Исследовательская группа, естественно, задалась вопросом, исходят ли обнаруженные ими радиоисточники от JuMBO 24. Проанализировав данные, они пришли к выводу, что крайне маловероятно, что радиоизлучение исходит от источника, отличного от JuMBO 24. Вероятность радиоизлучения По данным исследователей, выбросы и инфракрасные излучения, обнаруженные JWST, исходящие из отдельных источников, составляют всего 1 из 10 000.
Объектами, наиболее похожими на JuMBO по радиоизлучению, являются ультрахолодные карлики. Но JuMBO 24 не демонстрирует те же закономерности радиоизлучения, что и ультрахолодные карлики. «Радиоизлучение, похоже, стабильно на уровне около 50 миллижански в течение дней и лет», — отмечают авторы, в то время как излучение ультрахолодных карликов имеет большую изменчивость. Это означает, что JuMBO 24 — первый обнаруженный источник сантиметрового континуума с двойным объектом планетарной массы.
«Радиоизлучение незначительно разрешается в том же направлении, что и инфракрасный источник, обнаруженный JWST, что позволяет предположить, что радиоизлучение исходит от комбинации двух объектов планетарной массы», — пишут исследователи в своем заключении. На данный момент механизм, ответственный за радиоизлучение, остается загадкой. «Чтобы определить природу механизма радиоизлучения, необходимы дополнительные радионаблюдения», — заключает команда.
По мнению ведущего автора Родригеса, это открытие — это нечто большее, чем просто необъяснимые радиоизлучения и значение этого открытия для нашего понимания того, как могут образовываться планеты. Эти двойные планеты на сверхшироких орбитах вокруг друг друга могут содержать спутники, которые могут стать потенциальными обиталищами жизни.
«Что действительно примечательно, так это то, что у этих объектов могут быть спутники, подобные Европе или Энцеладу, оба из которых имеют подземные океаны жидкой воды, которые могут поддерживать жизнь», — заявил он.
