Астрономы подтвердили зарождающуюся массивную экзопланету у звезды AB Возничего
Астрономы при помощи телескопов «Хаббл» и «Субару» подтвердили наличие массивной протопланеты в диске вокруг молодой звезды AB Возничего, которая до сих пор растет за счет аккреции газа. Свойства протопланеты подтверждают идею о том, что газовые гиганты, удаленные от своих звезд, могут формироваться за счет гравитационной нестабильности в протопланетном диске. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
На сегодняшний день теорией, которая хорошо объясняет образование Юпитера и Сатурна, считается модель аккреции ядра, в которой газовые гиганты формируются вначале путем медленного роста массивного ядра, а затем за счет быстрой аккреции на ядро газа из протопланетного диска. Однако эта модель не может объяснить формирование обнаруживаемых прямыми наблюдениями экзопланет, которые обычно обладают очень широкими орбитами и более чем в 5 раз массивнее Юпитера. Правдоподобной моделью, которая подходит для объяснения природы очень массивных газовых гигантов, расположенных на расстояниях около 100 астрономических единиц от своих звезд, может быть модель дисковой нестабильности, в которой планета образуется за счет быстрого и интенсивного гравитационного коллапса участка диска. Для того, чтобы проверить и уточнить эту модель, ученым необходимы новые данные наблюдений.
AB Возничего представляет собой одну из немногих систем, которая позволяет проверить механизмы формирования крупных планет. Она находится на расстоянии 520 световых годах от Солнца, характеризуется возрастом 2–4 миллиона лет и относится к звездами типа Хербига Ae. Звезда окружена протопланетным диском, размером несколько сотен астрономических единиц, который исследуется более десяти лет. За это время ученые вначале обнаружили спиральные ветви во внутренней части диска, которые могут создаваться планетами, и полость, которая также может указывать на формирующееся тело, а затем нашли и самого кандидата в протопланету.
Группа астрономов во главе с Тейн Карри (Thayne Currie) из Национальной астрономической обсерватории Японии и Исследовательского центра Эймса опубликовала результаты анализа данных наблюдений за системой AB Возничего в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах, полученные в период с 2016 по 2020 год инструментами SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics) и CHARIS (Coronagraphic High-Resolution Imager and Spectrograph), установленными на телескопе «Субару» и данные наблюдений приборов STIS и NICMOS космического телескопа «Хаббл» за 1999, 2007 и 2021 год.
На полученных изображениях виден яркий источник излучения, расположенный к югу от звезды на расстоянии примерно 93 астрономических единиц от нее. Источник получил обозначение AB Aur b, легко отличим от других особенностей диска и спиральной структуры, и расположен внутри пылевого кольца. Его положение соответствует предсказанному местоположению протопланеты и данным ранних исследований, а светимость сравнима со светимостью планет возрастом один миллион лет.
В наиболее подходящей под данные наблюдений модели, включающей атмосферу, AB Aur b представляет собой объект с массой 9 масс Юпитера, радиусом 2,75 радиуса Юпитера, эффективной температурой 2200 кельвинов и скоростью аккреции вещества на себя 1,1×10—6 масс Юпитера в год. При этом проведенные моделирования показывают, что AB Aur b действительно может быть результатом процесса гравитационного коллапса фрагмента протопланетного диска, тем самым предоставляя ученым прямое свидетельство того, что газовые гиганты, удаленные от своих звезд, могут формироваться за счет нестабильности в диске.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы впервые увидели пылевой диск вокруг протопланеты.
Александр Войтюк
Она слишком массивна и короткопериодна
Астрономы обнаружили экзопланету, существование которой не вписывается в стандартные модели формирования планет. LHS 3154b аномально массивная для своей очень маломассивной звезды и находится на короткой орбите вокруг нее. Статья опубликована в журнале Science. Модель формирования планет путем аккреции вещества протопланетного диска на твердое ядро предсказывает, что крупные планеты (массой больше Нептуна) не должны рождаться у маломассивных звезд, что подтверждается данными многочисленных наблюдений. В эту идею укладываются и планетные системы из небольших экзопланет у близких к Солнцу красных карликов. Таким образом, в стандартной теории результат процесса планетообразования сильно зависит от общей массы мелких твердых частиц в диске, а та, в свою очередь, зависит от массы родительской звезды и масштабируется вместе с ней. Однако на данный момент известно несколько кандидатов в массивные планеты, которые не вписываются в модели. Предполагается, что это связано с неопределенностями в моделях, кроме того, в этих случаях может иметь место механизм гравитационной нестабильности внутри массивного газового внешнего диска. Группа астрономов во главе с Гудмундуром Стефанссоном (Guðmundur Stefánsson) из Принстонского университета обнаружила экзопланету, которая не вписывается сразу в обе стандартные теории формирования экзопланет. Наблюдения велись за красным карликом LHS 3154 при помощи спектрографа HPF, установленного на десятиметровом телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Мак-Доналд, в период с 23 января 2020 года по 13 апреля 2022 года. Экзопланета была обнаружена при помощи метода радиальных скоростей. LHS 3154 относится к спектральному типу M6.5, находится в почти 52 световых годах от Солнца, обладает массой 0,111 масс Солнца и характеризуется возрастом пять миллиардов лет. Вокруг нее с периодом 3,71 дня и минимальной массой 13,2 массы Земли вращается экзопланета LHS 3154b. Длина большой полуоси орбиты экзопланеты составляет 0,022 астрономической единицы, а эксцентриситет — 0,076. Происхождение такой системы с очень большим отношением массы короткопериодной планеты к звезде трудно объяснить с помощью моделей аккреции на ядро или гравитационной нестабильности. В последнем случае, если также учитывать возможную миграцию планеты, это требует еще большей массы протопланетного диска, чем для модели аккреции на ядро. Исследователи выделяют три возможных объяснения. Во-первых, большая часть пыли в протопланетных дисках вокруг маломассивных звезд может представлять собой объекты сантиметровых размеров и более, которая может ускользать от обнаружения в миллиметровом диапазоне, что ведет к недоучету общей массы пыли в диске. Во-вторых, диски могут получать большое количество дополнительного вещества из окружающего молекулярного облака. Наконец, в-третьих, ядра протопланет могут формироваться в течение миллиона лет после формирования протозвезды, когда протопланетный диск более массивный. Ранее мы рассказывали о том, как обсерватория Кека напрямую рассмотрела экзогиганта.
