Планеты-изгои, или свободно плавающие объекты планетарной массы (FFPMO), представляют собой объекты размером с планету, которые либо сформировались в межзвездном пространстве, либо были частью планетной системы, прежде чем были выброшены гравитационными возмущениями. С момента своего первого наблюдения в 2000 году астрономы обнаружили сотни кандидатов, которые не привязаны к конкретной звезде и плывут в межзвездной среде нашей галактики (ISM). Фактически, по оценкам некоторых ученых, только в Млечном Пути может быть до 2 триллионов планет-изгоев (или больше!)
В недавних новостях группа астрономов, работающая с Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) объявило об открытии шести кандидатов на планеты-изгои в маловероятном месте. Планеты, в том числе самая легкая планета-изгой, когда-либо обнаруженная (с диском обломков вокруг нее), были обнаружены во время УэббНаиболее полное исследование молодой туманности NGC 1333, звездообразующего скопления на расстоянии около тысячи световых лет в созвездии Персея. Эти планеты могли бы многому научить астрономов о процессе формирования звезд и планет.
Команду возглавил Адам Лангевельд, научный сотрудник факультета физики и астрономии Университета Джонса Хопкинса (JHU). К нему присоединились коллеги из Института Карла Сагана, Института астрофизики и наук Испании, Института исследований экзопланет Тротье, обсерватории Мон-Мегантик, Исследовательского центра астрономии и астрофизики Герцберга, Техасского университета в Остине и Университет Виктории и Физический альянс шотландских университетов (SUPA) в Университете Сент-Эндрюс. Статья с подробным изложением результатов расследования принята к публикации в Астрономический журнал.
Большинство обнаруженных к настоящему времени планет-изгоев были обнаружены с использованием технологии гравитационного микролинзирования, тогда как другие были обнаружены с помощью прямого изображения. Первый метод основан на «эффектах линзирования», при которых сила гравитации массивных объектов изменяет кривизну пространства-времени вокруг них и усиливает свет более удаленных объектов. Второй метод обнаруживает коричневых карликов (объекты, расположенные между планетами и звездами) и массивные планеты напрямую, обнаруживая инфракрасное излучение, производимое в их атмосферах.
В своей статье команда описывает, как открытие произошло во время чрезвычайно глубокого спектроскопического исследования NGC1333. Используя данные из УэббИспользуя астрономический сканер ближнего инфракрасного диапазона и безщелевой спектрограф (NIRISS), команда измерила спектр каждого объекта в наблюдаемой части скопления. Это позволило им повторно проанализировать спектры 19 ранее наблюдавшихся коричневых карликов и привело к открытию нового коричневого карлика с компаньоном планетарной массы. Последнее наблюдение было редкой находкой, которая уже бросает вызов теориям формирования двойных звездных систем. Но настоящим событием стало открытие шести планет, масса которых в 5–10 раз превышает массу Юпитера (также называемого СуперЮпитером).
Это означает, что эти шесть кандидатов относятся к числу планет-изгоев с самой низкой массой, когда-либо обнаруженных, и образовались в результате того же процесса, что и коричневые карлики и звезды. Это была цель глубокого спектроскопического исследования молодых коричневых карликов и свободно плавающих планет, целью которого было изучение массивных объектов, которые недостаточно велики, чтобы стать звездами. Тот факт, что УэббНаблюдения показали, что не существует объектов с массой менее пяти масс Юпитера (которые зонд был бы достаточно чувствителен, чтобы обнаружить). Это убедительный признак того, что более легкие звездные объекты с большей вероятностью формируются так же, как планеты.
Ведущий автор Лангевельд сказал в заявлении, опубликованном новым источником JHU (Хаб):
«Мы изучаем пределы процесса звездообразования. Если у вас есть объект, похожий на молодой Юпитер, возможно ли, что он мог бы стать звездой при подходящих условиях? Это важный контекст для понимания формирования звезд и планет».
Самая интересная из планет-изгоев была одновременно и самой легкой: по оценкам, она составляла пять масс Юпитера (около 1600 земных). Поскольку пыль и газ обычно попадают в диск на ранних стадиях звездообразования, наличие этого кольца обломков вокруг одной планеты убедительно свидетельствует о том, что оно сформировалось так же, как звезды. Однако планетные системы также формируются из дисков обломков (также называемых околосолнечными дисками), что позволяет предположить, что эти объекты могут образовывать свои собственные спутники. Это говорит о том, что эти массивные планеты могут стать рассадником миниатюрной планетной системы — вроде нашей Солнечной системы, но в гораздо меньшем масштабе.
Рэй Джаявардхана, проректор Университета Джонса Хопкинса, астрофизик и старший автор исследования (который также возглавляет исследовательскую группу), сказал:
«Оказывается, мельчайшие свободно плавающие объекты, которые формируются как звезды, перекрываются по массе с гигантскими экзопланетами, вращающимися вокруг близлежащих звезд. Вполне вероятно, что такая пара образовалась так же, как и двойные звездные системы, а именно из облака, которое фрагментируется при сжатии. Разнообразие систем, созданных природой, поразительно и заставляет нас совершенствовать наши модели формирования звезд и планет…
«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, например: случай с Юпитером в нашей солнечной системе».
В ближайшие месяцы команда Уэбба планирует провести дальнейшие исследования атмосфер этих планет-изгоев и сравнить их с атмосферами коричневых карликов и газовых гигантов. Они также хотят найти в области звездообразования другие объекты с дисками обломков, чтобы исследовать возможность существования систем мини-планет. Полученные данные также помогут астрономам уточнить оценки количества планет-изгоев в нашей галактике. Новые наблюдения Уэбба позволяют предположить, что такие тела составляют около 10% небесных тел в изучаемом скоплении.
Текущие оценки показывают, что в нашей галактике насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд и от 800 миллиардов до 3,2 триллионов планет. При 10% это будет означать, что существует от 90 до 360 миллиардов миров-изгоев. Как мы уже говорили в предыдущих статьях, однажды мы сможем исследовать некоторые из них, а наше Солнце может даже захватить некоторые из них!
Дальнейшее чтение: ХАБ
