Новое изображение, полученное в результате спектроскопического исследования NGC1333, проведенного космическим телескопом Джеймса Уэбба. Изображения предоставлены: ЕКА/Уэбб, НАСА и ККА, А. Шольц, К. Мьюзик, А. Лангевелд, Р. Джаявардхана.
Космический телескоп Джеймса Уэбба обнаружил шесть предполагаемых миров-изгоев — объектов с планетарной массой, но не связанных с гравитацией каких-либо звезд, — включая самый легкий из когда-либо обнаруженных миров, окруженный диском пыли.
Неуловимые объекты предоставляют новое свидетельство того, что те же космические процессы, которые приводят к образованию звезд, могут также играть роль в формировании объектов, лишь немногим превышающих Юпитер.
«Мы раздвигаем границы процесса звездообразования», — сказал ведущий автор Адам Лангевельд, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса. «Если у вас есть объект, похожий на молодой Юпитер, возможно ли, что он мог бы стать звездой при правильных условиях? Это важный контекст для понимания формирования звезд и планет».
Результаты получены в результате самого глубокого исследования Уэббом молодой туманности NGC1333, звездообразующего скопления, находящегося примерно в тысяче световых лет от нас в созвездии Персея. Новое изображение исследования, опубликованное сегодня Европейским космическим агентством, показывает NGC1333, светящуюся впечатляющими узорами межзвездной пыли и облаков. Статья с подробным описанием результатов исследования была принята к публикации в The Astronomical Journal.
Данные Уэбба позволяют предположить, что открытые миры представляют собой газовые гиганты, в 5-10 раз массивнее Юпитера. Это означает, что они являются одними из когда-либо обнаруженных объектов с наименьшей массой, образовавшихся в результате процесса, который обычно производит звезды и коричневые карлики, объекты, расположенные на границе между звездами и планетами, которые никогда не зажигают синтез водорода и тускнеют со временем.
«Мы использовали беспрецедентную чувствительность Уэбба в инфракрасном диапазоне для поиска самых слабых членов молодого звездного скопления и ответа на фундаментальный вопрос астрономии: насколько легко может образоваться такой объект, как звезда?», — сказал Рэй Джаявардхана, ректор Университета Джона Хопкинса, астрофизик. и ведущий автор исследования. «Оказывается, мельчайшие свободно плавающие объекты, формирующиеся как звезды, по массе схожи с гигантскими экзопланетами, вращающимися вокруг близлежащих звезд».
Наблюдения телескопа не выявили объектов менее пяти масс Юпитера, хотя он обладает достаточной чувствительностью для обнаружения таких тел. Это убедительный признак того, что любые звездные объекты легче этого порога с большей вероятностью будут формироваться так же, как планеты, пришли к выводу авторы.
«Наши наблюдения подтверждают, что природа создает объекты планетарной массы, по крайней мере, двумя разными способами – посредством сжатия облака газа и пыли, как формируются звезды, и посредством дисков газа и пыли вокруг молодых звезд, как: «Например, так было с Юпитером в нашей Солнечной системе», — сказал Джаявардхана.
Самый захватывающий из беззвездных объектов одновременно и самый легкий. По оценкам, его масса равна пяти Юпитерам (около 1600 Земель). Наличие пылевого диска означает, что объект почти наверняка сформировался как звезда, поскольку космическая пыль обычно вращается вокруг центрального объекта на ранних стадиях звездообразования, сказал Лангевельд, постдокторант из группы Джаявардханы.
Широкоугольная мозаика NGC1333 с тремя недавно обнаруженными объектами (NN1, NN2, NN3), отмеченными зелеными маркерами. Изображения предоставлены: ЕКА/Уэбб, НАСА и ККА, А. Шольц, К. Мьюзик, А. Лангевелд, Р. Джаявардхана.
Диски также являются предпосылкой для формирования планет, что позволяет предположить, что наблюдения также могут иметь важные последствия для потенциальных «мини-планет».
«Эти крошечные объекты с массой, сравнимой с планетами-гигантами, сами могут быть способны образовывать свои собственные планеты», — сказал соавтор Алекс Шольц, астрофизик из Университета Сент-Эндрюс. «Это может быть местом рождения миниатюрной планетной системы, масштаб которой намного меньше нашей Солнечной системы».
Используя инструмент NIRISS на телескопе Уэбба, астрономы измерили профиль (или спектр) инфракрасного света каждого объекта в наблюдаемой части звездного скопления и повторно проанализировали 19 известных коричневых карликов. Они также обнаружили нового коричневого карлика с компаньоном планетарной массы — редкая находка, которая бросает вызов теориям формирования двойных звездных систем.
«Вполне вероятно, что такая пара образовалась так же, как и двойные звездные системы, а именно из облака, которое распадается при сжатии», — сказал Джаявардхана. «Разнообразие систем, созданных природой, поразительно и заставляет нас совершенствовать наши модели формирования звезд и планет».
Миры-изгои могут образоваться из коллапсирующих молекулярных облаков, которым не хватает массы для ядерного синтеза, питающего звезды. Они также могут образовываться, когда газ и пыль в дисках вокруг звезд объединяются в похожие на планеты сферы, которые в конечном итоге выбрасываются из звездных систем, вероятно, из-за гравитационного взаимодействия с другими телами.
Эти свободно плавающие объекты размывают классификацию небесных тел, поскольку их массы соответствуют массам газовых гигантов и коричневых карликов. Хотя такие объекты считаются редкими в Млечном Пути, новые данные Уэбба показывают, что они составляют около 10% небесных тел в изученном звездном скоплении.
В ближайшие месяцы команда продолжит изучать атмосферы этих слабых объектов и сравнивать их с атмосферами более тяжелых коричневых карликов и газовых гигантов. Им также было предоставлено время на телескопе Уэбб для изучения подобных объектов с пылевыми дисками и изучения возможности формирования мини-планетных систем, подобных многочисленным спутникам Юпитера и Сатурна.
Среди других авторов — Коралька Мужич и Даниэль Капела из Университета Лиссабона; Лоик Альбер, Рене Дойон и Давид Лафреньер из Университета Монреаля; Лаура Флэгг из Университета Джонса Хопкинса; Мэтью де Фурио из Техасского университета в Остине; Дуг Джонстон из Исследовательского центра астрономии и астрофизики Герцберга; и Майкл Мейер из Мичиганского университета, Анн-Арбор.
Информация от: Университетом Джонса Хопкинса
