Теория образования планет дала сбой

Группе астрономов во главе с Масаюки Кудзухарой из Токийского университета удалось (при помощи камеры телескопа "Субару") методом прямого фотографирования открыть планету GJ 504b в системе желтого карлика GJ 504, отстоящего от Земли на 57 световых лет. Оказалось, что параметры планеты несовместимы с ранее существовавшей теорией планетообразования.

Фото:

За последние годы астрономы благодаря телескопам "Хаббл" и VLT получили снимки самых крупных и близких к нам экзопланет. На сегодняшний день известно около тысячи подобных объектов. Подавляющее их число относится к так называемым "горячим нептунам" и "горячим юпитерам" и представляет собой крупные газовые гиганты, разогретые до высоких температур.

GJ 504 в созвездии Девы является молодым солнцеподобным светилом спектрального класса G0V, возраст всей звездной системы не превышает 160 миллионов лет. Астрономы смогли открыть GJ 504b с помощью метода прямой визуализации, то есть просто увидеть планету в инфракрасный телескоп и сфотографировать ее.

"Визуализация дает информацию о светимости, температуре, атмосфере и орбите планеты, — рассказывает руководитель исследования Масаюки Кудзухара. — Но чаще всего экзопланеты имеют слишком слабую светимость и так близки к своему светилу, что попытки зафиксировать их с наземных телескопов подобны попыткам сфотографировать светлячков возле прожектора". Тем не менее, телескоп Subaru позволяет фиксировать экзопланеты даже со слабой светимостью, используя сложную систему адаптивной оптики, компенсирующую эффект размытости.

В рамках проекта Стратегического исследования экзопланет и дисков, стартовавшего в 2009 году и рассчитанного на пять лет, планируется получить изображения планет, расположенных за пределами Солнечной системы, а также протопланетных дисков, окружающих ближайшие светила. Проект возглавляет Мотохайд Тамура из Национальной астрономической обсерватории Японии.

Что же касается GJ 504b, масса которой вчетверо превосходит Юпитер, то, по данным съемки, она, в отличие от других газовых гигантов, сдвинута в голубую часть спектра, что свидетельствует о практически полном отсутствии облаков. В Солнечной системе такие гиганты обычно полностью "укутаны" мощнейшим облачным покровом.

"Если бы мы смогли полететь на эту планету, нашим глазам предстал бы светящийся от жара мир, окрашенный в темно-вишневый, почти пурпурный, цвет, — прокомментировал Майкл МакЭлвайн, сотрудник Центра космических полетов Годдарда. — Наши инфракрасные камеры показывают, что ее цвет более синий, чем у других наблюдаемых планет, что может свидетельствовать о небольшом количестве облаков в атмосфере".

Температура GJ 504b достаточно высока (она равняется 510 кельвинам, или 237 градусам по Цельсию) вовсе не оттого, что она близка к звезде (подобно так называемым "горячим Юпитерам"), а в силу ее молодого возраста. От материнского светила планета удалена на 43,5 астрономических единиц, что приблизительно равно расстоянию между Плутоном и Солнцем. Таким образом, хотя практически GJ 504 является "близнецом" нашего Солнца, планета-гигант сформировалась в той области, где в нашей Солнечной системе вообще нет планет, кроме Плутона, который, по массе уступая Земле в четыреста раз, был лишен планетного статуса и перешел в разряд крупных астероидов (плутоидов).

На снимках видно, что GJ 504b расположена значительно дальше наложенной орбиты Нептуна, которую принимают за самый удаленный рубеж потенциального планетообразования в системах желтых карликов. Дистанция от планеты до ее звезды почти в девять раз превышает расстояние от Солнца до Юпитера. Если следовать традиционной теории планетообразования, то последняя не предусматривает формирования массивных планет на таком удалении от светила.

Конечно, это далеко не первый подобный случай. Однако до недавних пор речь шла о формировании планет вокруг голубых гигантов, которые являются куда более массивными и обладают более протяженными протопланетными дисками, что и делает возможным образование планет на большом удалении от звезды. В данном же случае механизм образования планеты явно был иным.

"Ее открытие означает, что мы должны серьезно рассмотреть альтернативные теории планетообразования. Или же провести переоценку некоторых базисных предположений нынешней доминирующей теории", — говорит один из авторов исследования, Маркус Янсон из Принстонского университета (США).

К тому же, изучение системы GJ504, которая по своим характеристикам очень похожа на нашу, но гораздо моложе ее, поможет представить, какой была Солнечная система "на заре туманной юности".

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"