Астрономы подтвердили существование самой молодой известной планеты. Планета, получившая название Elias 2-24 b, имеет возраст менее миллиона лет и все еще вращается внутри газопылевого диска, окружающего ее родительскую звезду.
Это открытие было сделано на основе анализа архивных наблюдений и может дать ученым более глубокое понимание процесса формирования планет-гигантов. Результаты исследования были опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
До обнаружения Elias 2-24 b рекорд самой молодой планеты делили четыре мира: два обращались вокруг звезды PDS 70, а другие два — вокруг WISPIT 2. Все эти предыдущие планеты имели возраст более пяти миллионов лет.
Вызовы для моделей формирования планет
Лукас Сьеза, профессор Института астрофизических исследований Чили и соавтор исследования, отметил, что существующие модели планетарного формирования испытывали трудности с объяснением предыдущих рекордсменов молодости. Он заявил, что Elias 2-24 b демонстрирует, что даже лучшие текущие модели не учитывают некоторые важные процессы.
Андреа Бернарди, аспирантка Университета Диего Порталес в Чили и руководитель исследовательской группы, пояснила, что планеты должны находиться в областях, которые они сами формируют. Именно там и была обнаружена Elias 2-24 b.
Подтверждение существования этой планеты разрешает загадку, которая интересовала астрономов около десяти лет. Наблюдения, проведенные с помощью ALMA в Чили, выявили область в пылевом диске вокруг звезды Elias 2-24. Позднее малый световой объект в этой области обнаружил Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории, также расположенный в Чили.
Проблема заключалась в том, что согласно существующим моделям формирования планет, такая структура должна была появиться слишком рано и слишком далеко от звезды, чтобы планета размером с Юпитер успела сформироваться.
Текущие модели предполагают, что для формирования планеты размером с Юпитер на расстоянии, эквивалентном расстоянию Юпитера от Солнца — чуть более чем в пять раз больше расстояния между Землей и Солнцем — потребуется около пяти миллионов лет. Чем дальше расстояние от звезды, тем больше времени требуется.
Однако Elias 2-24 b находится примерно в 55 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца, и уже демонстрирует характеристики, совместимые с формирующейся планетой.
Чтобы установить, действительно ли этот световой объект является планетой, команда под руководством Бернарди провела дополнительные наблюдения в архивах Обсерватории В. М. Кека на Гавайях. Исследователи нашли тот же объект в записях за 2018 и 2020 годы. Анализируя движение этого светового пятна во времени, астрономы пришли к выводу, что его поведение соответствует поведению планеты, а не оптической погрешности или фоновой звезде.
Бернарди подчеркнула, что это подтверждение стало возможным только благодаря совместному использованию нескольких телескопов.
Ограничения существующих методов обнаружения
Большинство из примерно шести тысяч подтвержденных экзопланет имеют миллиарды лет и вращаются относительно близко к своим звездам. Частично это связано с тем, что наиболее часто используемая техника поиска экзопланет зависит от так называемых транзитов. Этот феномен происходит, когда планета проходит перед своей звездой, вызывая небольшое снижение наблюдаемой яркости звезды.
Однако для недавно сформированных планет этот метод становится значительно сложнее. Эти миры могут все еще находиться глубоко в материале диска, который их сформировал, а также могут обращаться очень далеко от своих звезд. Из-за этого у ученых остается мало возможностей для прямого наблюдения этой начальной фазы.
Сьеза отметил, что галактика постоянно производит новые звезды и планеты, поэтому в теории можно наблюдать весь процесс, но существует большая нехватка данных, которую могут собрать большинство телескопов. В настоящее время ученые «практически слепы» для этих «детских» планет.
Elias 2-24 b предоставляет именно такую возможность для изучения этого периода. Поскольку планета все еще растет внутри газопылевого диска, она может помочь проверить и усовершенствовать модели, используемые для объяснения формирования гигантских миров.
Подтверждение также демонстрирует потенциал новых инструментов для изучения очень молодых планет. Космический телескоп Nancy Grace Roman от NASA, запущенный 30 августа, оснащен еще более мощным коронографом и сможет наблюдать планеты, которые в настоящее время трудно обнаружить из-за яркости их звезд.
Та же методика, что позволила идентифицировать Elias 2-24 b, позволит телескопу Roman находить планеты на меньших орбитах, включая настоящие аналоги Юпитера, которые сегодня практически невозможно наблюдать напрямую. Например, Elias 2-24 b находится примерно в десять раз дальше от своей звезды, чем Юпитер от Солнца.
Сьеза заключил, что это лишь начало новой эры открытий. Он отметил, что поразительно, что современные технологии позволяют наблюдать процесс формирования планет, и что Roman выведет поиск планет на новый уровень.