Процесс рождения планет обычно представляют как восходящее движение: мелкие частицы пыли и льда в газопылевом диске вокруг молодой звезды сталкиваются и сливаются, образуя крупные валуны. Со временем эти тела притягивают газ, превращаясь в газовых гигантов. Это модель «снизу-вверх».
Астрономы раскрыли тайну формирования планеты-гиганта в 15 раз тяжелее Юпитера
Астрономы из Университета Джонса Хопкинса использовали космический телескоп «Джеймс Уэбб» для изучения массивного объекта 29 Лебедя b. Исследование подтвердило, что даже сверхмассивные тела, с массой в 15 раз больше Юпитера, могут рождаться путем постепенного накопления твердого вещества, а не коллапса газа.
Экзопланета 29 Лебедя b, изображенная на этом рисунке, — газовый гигант, масса которого примерно в 15 раз превышает массу Юпитера. Астрономы исследовали 29 Лебедя b с помощью космического телескопа НАСА имени Джеймса Уэбба. NASA, ESA
Металлы в астрономии. В астрономии термин «металлы» отличается от привычного нам. Ученые называют металлами абсолютно все химические элементы тяжелее водорода и гелия. Если бы планета 29 Лебедя b сформировалась как звезда из газового облака, ее состав почти полностью повторял бы состав родительского светила. Однако избыток тяжелых элементов (эквивалентный массе 150 Земель) доказывает, что планета активно «питалась» твердыми обломками и пылью из окружающего ее диска.
Но чем массивнее объект, тем сложнее объяснить его появление таким способом. Существует альтернативная теория — фрагментация, когда газовое облако под действием собственной гравитации распадается на части, подобно тому как рождаются звезды. Это модель «сверху-вниз»
Космический телескоп Джеймс Уэбб.
29 Лебедя b находится как раз на границе между этими двумя моделями. Планета весит в 15 раз больше Юпитера и удалена от своей звезды на расстояние, сопоставимое с орбитой Урана. Ученые направили на него приборы Джеймса Уэбба, чтобы выяснить, является ли этот гигант «переросшей» планетой или недоразвитой звездой. С помощью специальной камеры с коронографом, закрывающим яркий свет звезды, исследователи смогли напрямую увидеть планету и проанализировать ее химический состав. Работа опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Природа космического гиганта
Анализ атмосферы показал высокую концентрацию углекислого и угарного газов. Это означает, что планета богата тяжелыми элементами, которые астрономы называют металлами. Уровень металличности 29 Лебедя b оказался значительно выше, чем у ее родительской звезды.
Астрономы с помощью космического телескопа Джеймс Уэбб получили прямые изображения планеты 29 Лебедя b, масса которой в 15 раз превышает массу Юпитера. Ученые обнаружили следы тяжелых химических элементов, таких как углерод и кислород.
Такое обогащение возможно только в том случае, если объект поглощал огромные количества твердого вещества из протопланетного диска. «Мы смогли обновить данные об орбите и определить ориентацию звезды», — отметила соавтор работы Эш Мессье. — «Мы показали, что наклон орбиты планеты хорошо согласуется с осью вращения светила, что очень похоже на структуру нашей Солнечной системы». Такое совпадение осей является еще одним веским аргументом в пользу того, что объект сформировался внутри диска, а не в результате гравитационного коллапса облака.
29 Лебедя b официально признана планетой с рекордной массы для тел, возникших путем аккреции. Эти данные помогают ученым лучше понять, где проходит невидимая черта между планетарными и звездными процессами во Вселенной.