|
Разделительная черта между планетами и звездами
|
|
|
|
Планеты, подобные планетам нашей Солнечной системы, формируются по принципу "снизу вверх", когда маленькие кусочки камня и льда слипаются вместе и со временем становятся больше. Но чем больше планета, тем труднее объяснить ее образование таким образом.
|
|
|
|
Астрономы использовали космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба для изучения 29 Лебедя b, объекта примерно в 15 раз массивнее Юпитера, вращающегося вокруг ближайшей звезды. Они нашли множество доказательств того, что 29 Лебедя b действительно сформировалась в результате этого восходящего процесса, что позволило по-новому взглянуть на то, как возникли самые крупные планеты. Статья, описывающая эти результаты, опубликована во вторник в Astrophysical Journal Letters.
|
|
Как формируются планеты и звезды
|
|
|
|
В широком смысле считается, что процесс формирования планет происходит в гигантских газово-пылевых дисках вокруг звезд посредством процесса, называемого аккрецией. Пыль слипается в камешки, которые, сталкиваясь, становятся все больше и больше, образуя протопланеты и, в конечном счете, планеты. Самые крупные из них затем накапливают газ и становятся гигантами, подобными Юпитеру. Поскольку для формирования газовых гигантов требуется больше времени, а диск из планетообразующего материала в конечном итоге испаряется и исчезает, в планетных системах оказывается гораздо больше маленьких планет, чем больших.
|
|
|
|
|
|
|
В отличие от этого, звезды образуются, когда огромное облако газа распадается на фрагменты, и каждый фрагмент сжимается под действием собственной силы тяжести, становясь все меньше и плотнее. Подобный процесс фрагментации теоретически может происходить и в протопланетных дисках. Это могло бы объяснить, почему некоторые очень массивные объекты обнаруживаются в миллиардах миль от своих звезд-хозяев, в областях, где протопланетный диск должен был быть слишком разреженным для того, чтобы могла произойти аккреция.
|
|
|
|
Астрономы использовали космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба, чтобы получить изображение объекта 29 Лебедя b, который весит в 15 раз больше Юпитера. Они обнаружили свидетельства наличия тяжелых химических элементов, таких как углерод и кислород, что убедительно свидетельствует о том, что объект сформировался как планета в результате аккреции внутри протопланетного диска.
|
|
Гигант на границе формирования
|
|
|
|
Звезда 29 Лебедя b находится на разделительной линии между тем, что можно объяснить этими двумя различными механизмами. Она весит в 15 раз больше Юпитера и обращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 1,5 миллиарда миль (2,4 миллиарда километров), примерно таком же, как Уран в нашей Солнечной системе. Исследовательская группа нацелилась на это, поскольку потенциально это может быть результатом любого из этих процессов.
|
|
|
|
"В компьютерных моделях фрагментация диска очень легко может привести к гораздо большим массам, чем 29 звезд созвездия Лебедя. Это наименьшая масса, которую вы могли бы получить. Но в то же время это самая высокая масса, которую можно получить в результате аккреции", - сказал ведущий автор Уильям Балмер из Университета Джона Хопкинса и Научного института космического телескопа в Балтиморе.
|
|
Кампания по наблюдению Уэбба и цели
|
|
|
|
Программа наблюдений Балмера использовала камеру Уэбба NIRCam (ближняя инфракрасная камера) в коронографическом режиме для непосредственного получения изображения 29 Лебедя b. Эта планета была первым из четырех объектов, на которые была нацелена программа, каждый из которых, как известно, весит от 1 до 15 раз больше Юпитера. Команда также требовала, чтобы их объекты находились на орбите в пределах примерно 9 миллиардов миль (15 миллиардов километров) от своих звезд.
|
|
|
|
Все планеты были молодыми и все еще горячими с момента своего образования, их температура колебалась примерно от 1000 до 1900 градусов по Фаренгейту (от 530 до 1000 градусов по Цельсию). Это гарантировало бы, что химический состав их атмосферы будет таким же, как у планет HR 8799, систему которых Балмер изучал ранее.
|
|
|
|
Выбрав подходящие фильтры, команда смогла обнаружить признаки поглощения света углекислым газом (CO2) и монооксидом углерода (CO), что позволило им определить количество этих более тяжелых химических элементов, которые астрономы в совокупности называют металлами.
|
|
|
|
Они нашли убедительные доказательства того, что 29 Лебедя b богата металлами по сравнению со своей звездой-хозяином, которая по своему составу похожа на наше Солнце. Учитывая массу планеты, количество тяжелых элементов, которые она содержит, эквивалентно примерно 150 земным. Это говорит о том, что на протопланетном диске скопилось большое количество обогащенных металлами твердых частиц.
|
|
Подсказки дает расположение орбиты планеты
|
|
|
|
Команда также использовала наземный оптический телескоп CHARA (Центр астрономии с высоким угловым разрешением), чтобы определить, совпадает ли орбита планеты со вращением звезды. Они подтвердили это совпадение, которое можно было бы ожидать от объекта, сформировавшегося из протопланетного диска.
|
|
|
|
"Мы смогли обновить орбиту планеты, а также понаблюдали за звездой-хозяином, чтобы определить ее ориентацию относительно этой орбиты", - сказал Эш Мессье, соавтор и аспирант Университета Джона Хопкинса. "Мы показали, что наклон планеты хорошо согласован с осью вращения звезды, что аналогично тому, что мы наблюдаем для планет нашей Солнечной системы".
|
|
Что это означает для происхождения планет-гигантов
|
|
|
|
"В совокупности эти данные убедительно свидетельствуют о том, что 29 Лебедя b сформировалась внутри протопланетного диска в результате быстрой аккреции богатого металлами материала, а не в результате фрагментации газа", - сказал Балмер. "Другими словами, она сформировалась как планета, а не как звезда".
|
|
|
|
По мере того, как команда будет собирать данные о трех других объектах в рамках своей программы, они планируют искать доказательства различий в составе между планетами с меньшей и большей массой. Это должно дать дополнительное представление о механизмах их формирования.
|
|
|
|
Источник
|
