Газ и пыль ещё кружат, а мир уже рождается: астрономы заглянули туда, где были лишь расчёты

Впервые астрономам удалось напрямую сфотографировать планету на самой ранней стадии жизни — в момент, когда она еще продолжает формироваться внутри газопылевого диска. Молодой объект получил обозначение WISPIT 2b и был обнаружен в неожиданном месте — внутри темного кольца вокруг своей звезды. Это редкий шанс увидеть, как рождаются гигантские планеты. Об этом сообщает Earth.

Фото: Generated by AI (DALL·E 3 by OpenAI) is licensed under Free for commercial use (OpenAI License)

Формирование Солнечной системы

Необычное расположение молодой планеты

Протопланета WISPIT 2b вращается вокруг звезды WISPIT 2, окруженной так называемым переходным диском — системой ярких пылевых колец, разделенных более тусклыми промежутками. В одном из таких зазоров ученые заметили компактный источник света, совпадающий с расчетным положением формирующейся планеты.

В отличие от большинства известных примеров, WISPIT 2b находится не в центральной полости диска, а в отдельном кольце между двумя яркими поясами. Это делает объект особенно ценным для науки, поскольку он позволяет изучать влияние планеты на структуру диска прямо в процессе ее роста.

Как удалось "увидеть" формирование планеты

Исследование возглавил астроном Лэрд Клоуз из Университета Аризоны. Команда использовала адаптивную оптику и специализированные камеры, способные работать в узкой линии H-альфа — красном свечении, которое возникает, когда горячий водород падает на поверхность молодого объекта.

"По мере того как планеты формируются и растут, они втягивают газообразный водород из окружающей среды. Когда газ достигает протопланеты, он нагревается до состояния плазмы и начинает излучать характерный свет", — пояснил астроном Лэрд Клоуз.

Такое свечение считается надежным индикатором аккреции — процесса, при котором планета набирает массу.

Размеры, масса и возраст WISPIT 2b

Наблюдения показали, что планета расположена на расстоянии около 54 астрономических единиц от своей звезды — это значительно дальше орбиты Нептуна. По инфракрасным данным и яркости излучения ученые оценили массу WISPIT 2b примерно в 5,3 массы Юпитера, а возраст — около 5 миллионов лет.

Скорость аккреции оказалась относительно умеренной и соответствует ожиданиям для молодого газового гиганта, который уже прошел наиболее бурную фазу роста, но все еще продолжает накапливать вещество.

Почему это открытие важно

На протяжении многих лет астрономы предполагали, что именно планеты формируют кольца и зазоры в протопланетных дисках. Их гравитация "разгребает" газ и пыль, создавая характерные структуры. Обнаружение WISPIT 2b прямо внутри кольцевого зазора стало прямым подтверждением этой идеи.

До этого наиболее известным примером формирующейся планеты была система PDS 70, где молодые миры находятся в большой центральной полости диска. WISPIT 2b демонстрирует иной сценарий — рост планеты внутри узкого кольца, в более "тихой" области диска, что дополняет наблюдения за тем, как ведут себя атмосферы экзопланет на ранних этапах эволюции.

Возможный сосед и новые вопросы

Помимо WISPIT 2b, исследователи заметили еще один слабый источник света ближе к звезде, получивший обозначение CC1. Он ярко проявляется в инфракрасном диапазоне, но почти не излучает в линии H-альфа. Это может быть либо теплая планета с собственным мини-диском, либо плотное пылевое образование. Будущие наблюдения помогут прояснить его природу.

Сравнение WISPIT 2b с другими формирующимися планетами

WISPIT 2b отличается от протопланет в системе PDS 70 прежде всего положением в диске. Если PDS 70 b и c находятся в очищенной центральной области, то WISPIT 2b формируется между пылевыми кольцами. Это позволяет сравнить разные механизмы роста планет и их влияние на окружающую среду, включая то, как ученые определяют состав далеких планет по слабым спектральным признакам.

Плюсы и минусы прямых наблюдений протопланет

Прямые снимки формирующихся планет дают уникальные данные.
К преимуществам относятся:

• возможность измерять скорость аккреции напрямую;
• наблюдение влияния планеты на диск в реальном времени;
• уточнение моделей формирования газовых гигантов.

Среди ограничений:

• крайне слабый сигнал рядом с яркой звездой;
• высокая сложность обработки данных;
• ограниченное число подходящих объектов.

Популярные вопросы о формировании планет

Что такое протопланета?

Это молодой объект, который еще набирает массу из окружающего газа и пыли.

Почему важна линия H-альфа?

Она указывает на аккрецию — активный рост планеты за счет падающего водорода.

Чем WISPIT 2b уникальна?

Ее удалось увидеть внутри кольцевого зазора диска, а не в центральной полости, что расширяет представления о сценариях планетообразования.