С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) американское Агентство по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) обнаружило доказательства возможного существования предпланет в недавно сформировавшихся звездных системах.
Ученые NASA проанализировали данные, собранные JWST, космическим телескопом «Хаббл» и Атакамским большим миллиметровым массивом (ALMA), чтобы определить возможные протопланеты, вращающиеся вокруг звезд под названиями «SAO 206462», «HL Tauri (HL Tau)» и «MWC 758», сообщает Space.com.
Исследование проводила группа ученых под руководством ученых из Мичиганского университета, Университета Аризоны и Университета Виктории.
Анализ данных выявил доселе невиданные взаимодействия между планетарными дисками переднего плана и газовыми оболочками, расположенными ближе к звездам в центре этих дисков.
Член группы и астроном Мичиганского университета Габриэле Кугно в своем заявлении отметил: «В основном, в каждом диске, который мы наблюдали с высоким разрешением и точностью, мы видели крупные структуры в виде полостей, колец и, особенно в «SAO 206462», спиралей.
Можно сказать, что большинство, если не все, эти структуры взаимодействуют с материалом диска, образуя планеты, но есть и другие объяснения, не связанные с наличием планет-гигантов».
Если нам в конце концов удастся увидеть эти планеты, мы сможем связать некоторые структуры в процессе формирования и соотнести их с особенностями других систем на гораздо более поздних этапах. Наконец, соединив все точки, мы сможем понять, как формируются планеты и планетарные системы в целом».
– На орбите вокруг звезды переднего плана SAO 206462 может формироваться очень холодный газовый гигант
Кугно и его команда нашли доказательства формирования планеты в наблюдениях JWST за протопланетным диском, вращающимся вокруг SAO 206462, протозвезды, которая еще не имеет достаточной массы, чтобы запустить процесс слияния водорода с гелием в своем ядре, как Солнце.
В исследовании отмечается, что предпланетный диск SAO 206462 также наблюдался Хабблом, ALMA и Очень большим телескопом (VLT), и что диск состоит из двух сильных спиралей. Команда ожидала увидеть газовую планету-гигант, состоящую в основном из гелия, как Сатурн или Юпитер, но наблюдений не проводилось.
«Многие симуляции предполагают, что планета должна находиться внутри диска, огромная, большая, горячая и яркая, – говорит Кугно. Но мы ее не нашли, а это значит, что либо планета гораздо холоднее, чем мы думали, либо какой-то материал закрывает нам обзор. То, что мы нашли, – это другая планета-кандидат, но мы не можем точно сказать, что это – планета, тусклая звезда на заднем плане или галактика, которая портит нам вид». Будущие наблюдения помогут нам понять, на что именно мы смотрим.
Проблема в том, что то, что мы пытаемся обнаружить, в сотни тысяч, а может, и в миллионы раз слабее звезды, это все равно что пытаться разглядеть маленькую лампочку рядом с маяком».
Используя камеру ближнего инфракрасного диапазона JWST (NIRCam), команда обнаружила тепловую энергию от падения материала с высокой скоростью с возможной планеты.
Результаты исследования показали, что если возможная планета является газовым гигантом, то она расположена на расстоянии, примерно в 300 раз превышающем расстояние между Землей и Солнцем от центра SAO 206462, имеет массу не более чем в 2,2 раза больше массы Юпитера и может быть очень холодной.
– HL Tau – самая молодая звезда вокруг которой проводились исследования планет переднего плана
В ходе наблюдения JWST за звездой HL Tau, расположенной на расстоянии около 450 световых лет от Земли, исследовательница из Университета Виктории Кэмрин Маллин изучила протопланетные диски вокруг звезды-младенца возрастом около 1 миллиона лет.
«HL Tau – самая молодая система в нашем обзоре, ее окружает плотный поток пыли и газа, падающий на ее орбитальный диск. Нас поразил уровень детализации, с которым мы смогли разглядеть материал вокруг нее с помощью JWST, но, к сожалению, (материал) блокирует сигналы от возможных планет».
Диск HL Tau имеет множество полостей и колец размером со звездную систему, в которых могут находиться планеты, но поскольку диск заполнен пылью, а система молода, даже JWST вряд ли сможет напрямую увидеть планеты вокруг HL Tau.
Однако в ходе исследования команда JWST выделила особенность, называемую передней звездной оболочкой. Эта особенность показывает плотный поток пыли и газа, который начинает коалесцировать вокруг HL Tau, а газ и пыль образуют сырье, из которого состоит планета.
– Протопланетный диск MWC 758 имеет спиральные рукава, которые указывают на наличие массивной планеты
Сотрудник NASA по программе «Хаббл» Кевин Вагнер из обсерватории Стьюарда в Аризонском университете также изучил протопланетный диск «MWC 758» с помощью JWST. В ходе исследования были обнаружены спиральные рукава, которые могут указывать на присутствие гигантской планеты. Однако прямого наблюдения за наличием планеты в этой системе в ходе исследования также не проводилось.
«Тот факт, что во всех трех системах не было обнаружено планет, говорит о том, что (возможные) планеты, вызывающие разрывы и спиральные рукава, находятся либо слишком близко к звездам-хозяевам, либо слишком слабы, чтобы их можно было увидеть с помощью JWST», – говорит Вагнер. Если верно последнее, то это говорит нам о том, что они относительно маломассивны, низкотемпературны, покрыты пылью или сочетают в себе все три фактора, что, вероятно, и имеет место в случае с MWC 758.
Ученые подчеркивают, что исследование важно для понимания того, как сформировалась Земля и условия для поддержания жизни.
Исследование было опубликовано в трех отдельных статьях в журнале «The Astronomical Journal».