Астрономи використовують космічний телескоп Джеймс Вебб (JWST) для дослідження космічної загадки: як формуються масивні газові гіганти і де саме проходить грань, що відокремлює планету від зірки?
Останні спостереження за далеким світом, відомим як 29 Cygni b, надають критично важливі докази, які можуть переглянути наші уявлення про народження планет.
Загадка планети-«супергіганта»
Перебуваючи в 133 світлових роках від Землі, 29 Cygni b є масивним газовим гігантом, маса якого приблизно в 15 разів перевищує масу Юпітера. Через свої колосальні розміри ця планета знаходиться на стику наукових теорій. Традиційно астрономи поділяють процеси формування планет на два методи:
Формування «знизу вгору»: невеликі згустки каменю та льоду поступово стикаються і зливаються, утворюючи планету. Саме так сформувалася більшість планет у нашій Сонячній системі.
Формування «згори донизу»: щільні ділянки газу та пилу колапсують під дією власної гравітації — це той самий процес, який породжує зірки.
Складність для вчених полягає в тому, що процес «знизу вгору» важко пояснює, як планета може зрости до таких масштабів, у той час як процес «згори вниз» зазвичай відноситься до набагато більших небесних тіл. 29 Cygni b не піддається простої класифікації.
Докази походження «знизу вгору»
Хоча величезна вага планети наводить на думку, що вона могла сформуватися подібно до зірки (згори вниз), її орбітальні характеристики говорять про протилежне. 29 Cygni b обертається навколо своєї батьківської зірки на відстані приблизно 1,5 мільярда миль — це можна порівняти з відстанню до Урану в нашій Сонячній системі. Така широка орбіта є характерною ознакою методу знизу вгору.
Використовуючи камеру ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam) телескопа JWST, дослідники виявили два ключові докази, що підтверджують цю теорію:
- «Металева» атмосфера: Аналізуючи, як вуглекислий газ і монооксид вуглецю поглинають світло, астрономи виміряли вміст «металів» (елементів важчі за гелій) в атмосфері планети. Вони виявили, що 29 Cygni b в 150 разів багатший за метали, ніж Земля, і значно багатший за них, ніж її батьківська зірка. Це дозволяє припустити, що планета росла, «жадібно» поглинаючи багаті металами згустки речовини з її протопланетного диска.
- Орбітальне вирівнювання: Команда виявила, що орбіта планети збігається з обертанням її батьківської зірки. Таке вирівнювання переконливо вказує на те, що планета сформувалася всередині протопланетного диска обертового кільця пилу і газу навколо молодої зірки, а не в результаті незалежного колапсу окремої хмари.
Чому це важливо
Це відкриття має велике значення, оскільки воно вказує на те, що метод «знизу нагору» набагато потужніший, ніж вважалося раніше. Якщо планета здатна накопичити досить важкий матеріал зі свого диска, вона потенційно може досягти розмірів супергіганта, не проходячи через процес прямого гравітаційного колапсу, характерний для зірок.
В даний час дослідницька група бере участь у більш масштабній програмі з отримання зображень чотирьох екзопланет. Всі ці світи відносно молоді, гарячі і мають масу від 1 до 15 мас Юпітера.
Вивчаючи ці світи «проміжного типу», вчені сподіваються нарешті визначити, чи народжуються найпотужніші планети в Чумацькому Шляху подібно до зірок або ж є просто набагато більшими версіями планет, які ми бачимо у нашому власному космічному оточенні.
Висновок
Результати дослідження Cygni b дозволяють припустити, що масивні газові гіганти можуть формуватися шляхом поступового накопичення багатого металами матеріалу всередині протопланетного диска. Це відкриття стає важливою сполучною ланкою у розумінні складного спектра процесів народження небесних тіл.
