Двойные объекты юпитерианских масс сформировались вместе со звездами в скоплении

Астрономы определили возможный механизм формирования популяции объектов типа JuMBO, недавно найденных в Большой туманности Ориона. Предполагается, что пары тел юпитерианских масс возникли самостоятельно вместе со звездами в скоплении, а не были выброшены из планетных систем. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org.

Одним из недавних открытий «Джеймса Уэбба» стало обнаружение 42 двойных объектов юпитерианских масс (Jupiter-Mass Binary Objects, JuMBO) в районе звездного скопления Трапеция в Большой туманности Ориона. Массы компонентов систем колеблются от 0,6 до 14 масс Юпитера, а расстояния между ними составляют от 25 до 380 астрономических единиц. Две из этих систем обладают близким третьим компаньоном, кроме того, было найдено еще 540 свободно плавающих объектов с аналогичными массами.

Ранее уже обнаруживались свободно плавающие тела планетарного масштаба и ученые до сих пор спорят о происхождении подобных объектов. Как правило, коллапс молекулярного облака из-за гравитационной неустойчивости приводит к образованию объектов, значительно более массивных, чем Юпитер, таких как звезды, а в дисках вокруг звезд формируются планеты с меньшими массами. Поэтому предполагается, что свободно плавающие тела с юпитероподобными массами ранее были выброшены из плотно упакованных планетных систем или выброшены из своих систем в результате взаимодействия со звездами в скоплении.

Саймон Портегиес Цварт (Simon F. Portegies Zwart) и Эрван Хочарт (Erwan Hochart) из Лейденской обсерватории решили определить возможный механизм возникновения объектов типа JuMBO. Ученые построили четыре модели эволюции звездного скопления, похожего на скопление Трапеция и содержащего одиночные и двойные объекты с юпитероподобными массами, при помощи моделирования N-тел.

Модель SPP предполагает, что JuMBO возникают при выбросе из системы двух газовых гигантов на внешних орбитах. Модель SPM предполагает, что из планетной системы выбрасывается пара планета-спутник. Модель FFC предполагает взаимный захват одиночных свободно плавающих объектов. Наконец, модель ISF предполагает, что JuMBO рождаются сразу вблизи звезд изначально.

Модели FFC и SPP не могут породить достаточное количество JuMBO, а SPM создает много одиночных свободно плавающих планет, но недостаточное количество пар, так как требует необычно широких орбит для системы планета-луна вокруг звезды. Таким образом, наиболее подходит модель ISF, где JuMBO образуются вместе с одиночными звездами в скоплении, в этом случае отсекаются слишком широкие двойные системы и возможно образование тройных систем.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые нашли объект планетарного масштаба у белого карлика.