Астрономы обнаружили самую молодую из известных экзопланет

Используя архивные данные нескольких телескопов, астрономы обнаружили экзопланету, возраст которой не превышает миллиона лет. Эта планета, получившая название Elias 2-24 b, до сих пор вращается в своём родном газопылевом диске.

Об открытии сообщает NASA, передают OstanniPodii.com.

«Наши модели формирования планет и так с трудом объясняли предыдущих рекордсменов среди самых молодых известных планет — четыре планеты, разделившие первое место: две, вращающиеся вокруг звезды PDS 70, и две, вращающиеся вокруг звезды WISPIT 2, — и все они имеют возраст более 5 миллионов лет», — отметил Лукас Сьеза, профессор Института астрофизических исследований в Чили и соавтор статьи в «The Astrophysical Journal Letters», в которой подробно изложены результаты исследования. «Elias 2-24 b показывает нам, что даже в наших лучших моделях формирования планет до сих пор отсутствуют некоторые важные процессы».

В этом исследовании команда под руководством Андреа Бернарди, аспиранта Университета Диего Порталеса в Чили, сосредоточилась на архивных данных наблюдений семи звёзд, которые были изучены с помощью коронографа в обсерватории им. В. М. Кека на Гавайях. Каждая из этих звезд имеет вокруг себя диск обломков, переполненный пылью, газом и кусками льда и породы, а структуры и пробелы в диске указывают на то, что там могут формироваться планеты.

Благодаря тому, что коронограф блокировал свет от материнских звезд, астрономы искали самые тусклые планеты, вращающиеся вокруг этих звезд и способные быть встроенными в пылевые диски. Планеты, обнаруженные за пределами нашей Солнечной системы, называются экзопланетами.

«Планеты следует искать именно в этих промежутках, поскольку именно они их и образуют», — отметил Бернарди. «И именно там мы и обнаружили Elias 2-24 b».

Планета, вращающаяся вокруг звезды Elias 2-24, имеет массу, примерно равную массе Юпитера, а сама звезда находится на расстоянии около 450 световых лет от Земли. Исследование этой системы дает ученым своеобразную «машину времени», позволяющую выяснить, какой могла быть наша собственная планетная система миллиарды лет назад.

Зона формирования

Звезды рождаются в вихревых облаках газа и пыли, окутанных туманом. Планеты, вращающиеся вокруг звезды, образуются из остатков вещества, которое сгущается и постепенно формирует орбиту вокруг звезды. Однако изучить стадию рождения экзопланеты сложно из-за большого количества пыли, окружающей ее.

Большинство экзопланет, которые мы открыли до сих пор, были обнаружены с помощью метода транзитов — явления, происходящего, когда планета проходит перед своей звездой и временно уменьшает количество света, которое мы получаем.

Эти транзиты трудно заметить, когда планеты ещё глубоко погружены в пыль или вращаются далеко от звезды. Вот почему подавляющее большинство из 6 000 подтвержденных на сегодняшний день экзопланет имеют возраст в миллиарды лет и находятся очень близко к своим звездам. Современные модели формирования планет основаны на сочетании сложных теорий и моделирования, а также на наблюдениях за молодыми звездами с дисками, где наличие планет пока невозможно обнаружить. Обнаружение и изучение большего количества планет-«младенцев», таких как Elias 2-24 b, поможет астрономам усовершенствовать эти модели.

«Галактика непрерывно порождает новые звезды и планеты, поэтому на каждом этапе эволюции их очень много», — говорит Сьеза. «Это означает, что теоретически мы можем наблюдать весь процесс, но существует большой пробел в том, что способны обнаружить большинство телескопов. На данный момент мы практически не видим этих планет-”младенцев”».

Соединение точек

Подтверждение на основе данных телескопа Кека разгадывает тайну, которая уже десятилетия держала астрономов в напряжении. Примерно десять лет назад наблюдения с помощью телескопа ALMA («Большая миллиметровая/субмиллиметровая решетка Атаками») в Чили выявили пробел в пылевом диске молодой звезды. Затем «Очень большой телескоп» Европейской южной обсерватории в Чили зафиксировал в этом промежутке слабый свет.

Астрономы спорили, может ли это быть планета; согласно теориям формирования планет, такие пробелы появляются слишком рано и слишком далеко от звёзд, чтобы там успели сформироваться планеты. Современные модели предсказывают, что для формирования планеты размером с Юпитер на расстоянии Юпитера от Солнца (которое чуть более чем в пять раз превышает расстояние от Земли до Солнца) требуется около 5 миллионов лет, а на большем расстоянии — ещё дольше. Однако светящаяся точка, которую они заметили, находилась в 55 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, и уже вела себя как формирующаяся планета.

Поэтому команда Бернарди вновь искала эту самую маленькую светящуюся точку в архиве обсерватории Кека — финансируемого NASA партнерского проекта между обсерваторией Кека и Институтом науки об экзопланетах NASA при Калифорнийском технологическом институте (Caltech)/IPAC — и обнаружила её в наблюдениях за 2018 и 2020 годы. Они объединили эти наблюдения для анализа движения объекта с течением времени и обнаружили, что он вел себя скорее как планета, а не как дефект изображения или фоновая звезда, что в конечном итоге подтвердило его как Elias 2-24 b.

«Обычно мы слышим о телескопах, работающих отдельно, но это подтверждение стало возможным только благодаря совместной работе нескольких телескопов», — сказал Бернарди. «Elias 2-24 b находится на пределе возможностей современных телескопов, но с новыми приборами, такими как космический телескоп NASA Нэнси Грейс Роман, такие обнаружения должны стать проще».

«Роман», запущенный 30 августа, оснащен ещё более мощным коронографом и способен обнаруживать планеты, которые другим телескопам увидеть гораздо сложнее. Используя ту же технику, «Роман» мог бы находить планеты на значительно меньших орбитах, в частности настоящие аналоги Юпитера, которые сейчас невозможно увидеть из-за яркого сияния. Elias 2-24 b находится примерно в 10 раз дальше от своей материнской звезды.

«Это лишь начало новой эры открытий», — сказал Сьеза. «Невероятно, что благодаря современным технологиям мы действительно можем наблюдать процесс формирования планет в реальном времени, а «Роман» выведет поиск планет на новый уровень».

• Экзопланеты