Астрономи виявили наймолодшу з відомих екзопланет

Використовуючи архівні дані кількох телескопів, астрономи виявили екзопланету, вік якої не перевищує мільйона років. Ця планета, що отримала назву Elias 2-24 b, досі обертається у своєму рідному газопиловому диску.

Про відкриття повідомляє NASA, передають OstanniPodii.com.

«Наші моделі формування планет і так ледве пояснювали попередніх рекордсменів серед наймолодших відомих планет — чотири планети, що розділили перше місце: дві, які обертаються навколо зорі PDS 70, та дві, що обертаються навколо зорі WISPIT 2, — і всі вони мають вік понад 5 мільйонів років», — зазначив Лукас С’єза, професор Інституту астрофізичних досліджень у Чилі та співавтор статті в «The Astrophysical Journal Letters», в якій детально викладено результати дослідження. «Elias 2-24 b показує нам, що навіть у наших найкращих моделях формування планет досі відсутні деякі важливі процеси».

У цьому дослідженні команда під керівництвом Андреа Бернарді, аспіранта Університету Дієго Порталеса в Чилі, зосередилася на архівних даних спостережень семи зірок, які були вивчені за допомогою коронографа в обсерваторії ім. В. М. Кека на Гаваях. Кожна з цих зірок має у себе навколо диск уламків, переповнений пилом, газом та шматками льоду й породи, а структури та прогалини в диску натякають на те, що там можуть формуватися планети.

Завдяки тому що коронограф блокував світло від материнських зірок, астрономи шукали найтьмяніші планети, що обертаються навколо цих зірок і можуть бути вбудовані в пилові диски. Планети, виявлені за межами нашої Сонячної системи, називаються екзопланетами.

«Планети слід шукати саме в цих прогалинах, оскільки саме вони їх і утворюють», — зазначив Бернарді. «І саме там ми й виявили Elias 2-24 b».

Планета, що обертається навколо зорі Elias 2-24, має масу, приблизно рівну масі Юпітера, а сама зоря знаходиться на відстані близько 450 світлових років від Землі. Дослідження цієї системи дає вченим своєрідну «машину часу», що дозволяє з’ясувати, якою могла бути наша власна планетна система мільярди років тому.

Зона формування

Зорі народжуються у вихрових хмарах газу та пилу, оповитих туманом. Планети, що обертаються навколо зорі, утворюються з залишків речовини, яка згущується та поступово формує орбіту навколо зорі. Однак вивчити стадію народження екзопланети складно через велику кількість пилу, що її огортає.

Більшість екзопланет, які ми відкрили дотепер, було виявлено за допомогою методу транзитів — явища, що відбувається, коли планета проходить перед своєю зорею й тимчасово зменшує кількість світла, яке ми отримуємо.

Ці транзити важко помітити, коли планети ще глибоко занурені в пил або обертаються далеко від зорі. Ось чому переважна більшість із 6 000 підтверджених на сьогодні екзопланет мають вік у мільярди років і знаходяться дуже близько до своїх зірок. Сучасні моделі формування планет ґрунтуються на поєднанні складних теорій і моделювання, а також на спостереженнях за молодими зорями з дисками, де наявність планет поки що неможливо виявити. Виявлення та вивчення більшої кількості планет-«дитинчат», таких як Elias 2-24 b, допоможе астрономам удосконалити ці моделі.

«Галактика безперервно породжує нові зорі та планети, тому на кожному етапі еволюції їх дуже багато», — каже С’єза. «Це означає, що теоретично ми можемо спостерігати весь процес, але існує великий пробіл у тому, що здатні виявити більшість телескопів. Наразі ми практично не бачимо цих планет-”дитинчат”».

З′єднання точок

Підтвердження на основі даних телескопа Кека розгадує таємницю, яка вже десятиліття тримала астрономів у напрузі. Приблизно десять років тому спостереження за допомогою телескопа ALMA («Велика міліметрова/субміліметрова решітка Атаками») у Чилі виявили прогалину в пиловому диску молодої зорі. Потім «Дуже великий телескоп» Європейської південної обсерваторії в Чилі зафіксував у цій прогалині слабке світло.

Астрономи дискутували, чи може це бути планета; згідно з теоріями формування планет, такі прогалини з’являються занадто рано та занадто далеко від зірок, щоб там встигли сформуватися планети. Сучасні моделі передбачають, що для формування планети розміром з Юпітер на відстані Юпітера від Сонця (яка трохи більше ніж у п’ять разів перевищує відстань від Землі до Сонця) потрібно близько 5 мільйонів років, а на більшій відстані — ще довше. Проте світня точка, яку вони помітили, знаходилася в 55 разів далі від своєї зорі, ніж Земля від Сонця, і вже поводилася як планета, що формується.

Тож команда Бернарді знову шукала цю саму маленьку світню точку в архіві обсерваторії Кека — фінансованому NASA партнерському проєкті між обсерваторією Кека та Інститутом науки про екзопланети NASA при Каліфорнійському технологічному інституті (Caltech)/IPAC — і знайшла її в спостереженнях за 2018 та 2020 роки. Вони об’єднали ці спостереження для аналізу руху об’єкта з плином часу, і виявили, що він поводився скоріше як планета, а не як дефект зображення чи фонова зоря, що в кінцевому підсумку підтвердило його як Elias 2-24 b.

«Зазвичай ми чуємо про телескопи, що працюють окремо, але це підтвердження стало можливим лише завдяки спільній роботі кількох телескопів», — сказав Бернарді. «Elias 2-24 b знаходиться на межі можливостей сучасних телескопів, але з новими приладами, такими як космічний телескоп NASA Ненсі Грейс Роман, такі виявлення мають стати простішими».

«Роман», який стартував 30 серпня, оснащений ще потужнішим коронографом і здатний виявляти планети, які іншим телескопам побачити набагато складніше. Застосовуючи ту саму техніку, «Роман» міг би знаходити планети на значно менших орбітах, зокрема справжні аналоги Юпітера, які наразі неможливо побачити через яскраве сяйво. Elias 2-24 b знаходиться приблизно в 10 разів далі від своєї материнської зорі.

«Це лише початок нової ери відкриттів», — сказав С’єза. «Неймовірно, що завдяки сучасним технологіям ми насправді можемо спостерігати процес формування планет у реальному часі, а “Роман” виведе пошук планет на новий рівень».

• Екзопланети