«Джеймс Уэбб» напрямую рассмотрел систему из трех протопланет у близкой молодой звезды

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» напрямую обнаружил третью по счету протопланету в диске вокруг молодой маломассивной звезды PDS 70. Предполагается, что орбиты всех протопланет в системе могут образовывать резонанс 1:2:4, что делает PDS 70 уникальным объектом для дальнейших исследований процессов планетообразования. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Огромную важность для проверки моделей образования и эволюции планет играют наблюдения за молодыми планетами или еще только формирующимися протопланетами в дисках, окружающих молодые звезды. Однако на текущий момент астрономам известно лишь несколько протопланет, большая часть которых — неподтвержденные кандидаты.

Группа астрономов во главе с Валентином Кристиансом (Valentin Christiaens) из Льежского университета сообщила о прямом обнаружении третьей протопланеты в диске вокруг молодой звезды PDS 70. Наблюдения за ней велись при помощи камеры NIRCam «Джеймса Уэбба» в рамках программы MINDS 8 марта 2023 года.

PDS 70 классифицируется как звезда типа Т Тельца и располагается на расстоянии 370 световых лет от Солнца в созвездии Центавра. Ее возраст составляет 5,4 миллиона лет, она относится к спектральному типу K7IV. Светило окружено протопланетным диском, состоящим из богатого водой внутреннего диска, отделенного от внешнего диска кольцевым зазором с радиусом до 54 астрономических единиц. В нем ранее были обнаружены и подтверждены две из известных на сегодня протопланеты, растущие за счет аккреции вещества из околопланетных дисков. Кроме того, несколько лет назад было заподозрено существование третьего кандидата в протопланеты.

Ученые переобнаружили обе уже найденные протопланеты и отследили питающий их аккреционный поток в виде спиральной структуры. Для PDS-70c скорость аккреции вещества диска на протопланету оценивается в 10^−6,7 масс Юпитера в год, в предположении, что масса протопланеты составляет около семи масс Юпитера. В случае PDS-70b с массой около трех масс Юпитера скорость аккреции вещества околопланетного диска на протопланету оценивается в 10^−7,5 масс Юпитера в год.

Исследователи также обнаружили яркий источник излучения вблизи предсказанного местоположения третьего кандидата в протопланеты, на внешнем крае внутреннего диска. Если это не временный пылевой комок, то объект представляет собой протопланету, окутанную пылевой оболочкой. Длина большой полуоси орбиты протопланеты составляет примерно 13,5 астрономической единицы, причем орбита оказывается вблизи резонанса среднего движения 1:2:4 с другими протопланетами, для которых длины больших полуосей составляют 21 и 34 астрономических единиц. Все это делает PDS 70 уникальной природной лабораторией для изучения взаимодействия планет и дисков и планетарной аккреции.

Ранее мы рассказывали о том, как спиральные рукава у молодой звезды указали на гигантскую протопланету.