В созвездии Гидры есть странная планета

Космический телескоп "Хаббл" вновь совершил сенсационное открытие. Обнаруженный в созвездии Гидры объект типа "суперземля" вращается вокруг своей единственной солнцеподобной звезды — оранжевого карлика TW Hya. При этом слишком удаленная орбита, а также парадоксы возраста компонента этой достаточно простой звездной системы озадачивают исследователей.

Фото:

Во-первых, оранжевый карлик TW Hya из созвездия Гидры удерживает свою планету типа "суперземля" на орбите, которая вдвое дальше расстояний до окраин Солнечной системы (то есть по нашим меркам это практически пояс Койпера). Сложившиеся представления о композиции подобных объектов и их возрасте в экзопланетных ситемах дерзко нарушает обнаруженная "суперземля" в Гидре, поскольку ни по орбитальной удаленности в 80 а. е., ни по возрасту этой звездной системы присутствие такой экзопланеты не укладывается в современные астрономические теории.

Свойства нетипичной системы изучали Джон Дебес (John Debes) с коллегами из Института космического телескопа (США) по данным телескопа космического базирования "Хаббл", благодаря функционированию которого уже совершено множество замечательных открытий. Исследованный объект — оранжевый карлик TW Гидры достаточно молод, его возраст равен примерно 8 миллионам лет, а его планета удалена от него на рекордное расстояние. "Суперземля" найдена там, где ее никак не следовало ожидать по сложившимся представлениям о расположении экзопланет.

Читайте также: Почему планеты бегут "назад"?

Хорошо зарегистрированный протопланетный диск простирается вокруг молодой звезды TW Hya до расстояний около 65 миллиардов км, в этом диске обнаружена очищенная от протопланетного вещества кольцевая полоса — орбитальный путь экзопланеты. Ширина кольцевой полосы оценена где-то в 3 миллиарда км, эту полосу "пропахала" экзопланета за время своего существования на орбите. Данная "суперземля" по массе превышает нашу планету. Как предполагают специалисты, она может быть от 6 до 28 раз массивнее Земли. По оценочным параметрам экзопланета невелика, формирование ее не завершено и масса ее может впоследствии увеличиться.

Следует заметить, изучаемая "суперземля" находится за пределами так называемой линии льда, т. е. жидкой воды за пределами этой границы не существует. Однако на таких расстояниях образуются газовые гиганты, накапливающие большие количества легких газов, доминанту их состава. Возможно, процесс формирования "суперземли" в Гидре не завершен, а будет продолжен захватом газовых компонентов.

Экзотическим является срок формирования обнаруженного объекта. Теория образования планет, принятая сегодня на основании имеющихся наблюдений и теоретических посылок, говорит о том, что каждая подобная Земле планета образуется в течение десятка миллионов лет, вращаясь по своей орбите и аккумулируя часть газа и пыли из протопланетного диска своей звезды.

На отдаленной орбите эти процессы существенно замедлены: объект на орбитальном расстоянии в 80 а. е. будет обогащаться веществом несравненно медленнее, следовательно, на его образование и формирование потребуется гораздо большее время. Предположительно, наш газовый гигант Юпитер сформировался примерно в 200 раз быстрее экзопланеты в Гидре. Сравнивая возраст формирования Юпитера (это примерно 10 миллионов лет), можно оценить возраст "совершеннолетия" изучаемой экзопланеты гигантской цифрой в миллиарды лет!

Однако оранжевый карлик на 45 процентов легче Солнца, и при его реальном, крошечном в космических измерениях возрасте всего в 8 миллионов лет, согласно теории, возникновение его экзопланеты просто невозможно на таком отдалении, как она обнаружена в протопланетном диске. Если же она образовалась быстрее, должны присутствовать причины, обусловившие ее быстрый рост.

В альтернативных концепциях образования планет допускается такая возможность, когда в некотором участке протопланетного диска из-за гравитационной нестабильности может образоваться планета в короткие сроки — всего за десятки тысяч лет. Гравитационная нестабильность может быть обусловлена внешним гравитирующим телом — планетой или звездой. Если такое тело будет обнаружено, краткие сроки формирования экзопланеты могут быть аргументировано оправданы. Дополнительной трудностью в понимании рождения экзопланеты стали особенности протопланетного диска.

Оказалось, что у TW Гидры протопланетный диск (точнее его окраины, периферия) содержат очень мелкодисперсную материю, т. е. очень тонкую пыль, а не крупные частицы или что-то похожее на тела типа объектов в поясе Койпера. В этой наиболее отдаленной от звезды окрестности диска, дальше 8,8 миллиардов км, совершенно отсутствуют даже более-менее крупные пылевые частицы величиной с песчинку. Получается, что формирование экзопланеты происходило без участия крупных частиц пыли, что раньше считалось обязательным условием процесса формирования планеты.

"Обычно, чтобы получить планету, вам сначала требуются камешки. И если планета не имеет пыли крупнее песчинок, это кажется дерзким вызовом традиционной модели формирования планет", — говорит Джон Дебес.

В Солнечной системе предполагалась именно такая модель: коагуляция частиц протопланетного облака, формирование более крупных тел, эпоха "большой бомбардировки", когда эти тела сталкивались, формируя планеты, и постепенная синхронизация обращения планет, которая теперь наблюдается. Оранжевый карлик в созвездии Гидры предлагает иные правила игры в образовании планет, которые нужно исследовать и уточнить.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"