Астрономи спантеличені існуванням потужних газових гігантів, що обертаються навколо далеких зірок – планет настільки великих і віддалених, що вони суперечать загальноприйнятим уявленням про те, як формуються планети. Нові дослідження, засновані на даних космічного телескопа Джеймс Вебб (JWST), зосереджені на трьох таких супер-Юпітерах, розташованих в 130 світлових роках від нас, і виявили атмосферний склад, який ставить під сумнів існуючі теорії.
Загадка Далеких Гігантів
Планети в питанні обертаються навколо HR 8799, зірки в сузір’ї Пегаса, і їхня маса варіюється від 5 до 10 мас Юпітера. Їхні орбіти також надзвичайно широкі, що тягнуться від 15 до 70 астрономічних одиниць (а. е.) – тобто, вони в 15-70 разів далі від своєї зірки, ніж Земля від Сонця.
Стандартна модель формування газових гігантів, акреція ядра, передбачає, що планети ростуть з твердих грудок у протопланетному диску, поступово накопичуючи газ. На таких величезних відстанях цей процес має бути надто повільним: диски розсіюються до того, як ці світи матимуть змогу набрати достатню масу. Альтернативний варіант, гравітаційний колапс (як формуються коричневі карлики), потребує інших умов.
JWST Виявляє Сірковмісні З’єднання
Щоб розрізнити ці сценарії, дослідницька група проаналізувала атмосфери трьох найближчих планет HR 8799, шукаючи сірку – елемент, що міститься у твердих зернах під час формування планет. Виявлення сірки вказувало на акрецію твердих матеріалів.
Висока чутливість JWST дозволила дослідникам виділити слабкі сигнали планет зі сліпучого світла зірки, виявивши переконливі докази наявності сірководню на планетах HR 8799 c і d з аналогічним збагаченням сіркою на всіх трьох планетах. Це дозволяє припустити, що планети сформувалися подібно до Юпітера, незважаючи на свою значно більшу масу.
Несподівана Ефективність
Відкриття дивовижно, оскільки планети демонструють високі рівні важких елементів (вуглецю, кисню та сірки) порівняно зі своєю зіркою, що говорить про надзвичайно ефективне включення твердих матеріалів.
“Не існує способу, яким формування планет могло бути настільки ефективним”, – зазначає астроном Майкл Майєр, підкреслюючи цю дилему. Дані дозволяють припустити, що ці планети сформувалися швидко, всупереч очікуванням для далеких та холодних середовищ.
Наслідки та Майбутні дослідження
Отримані результати ставлять під сумнів межі акреції ядра і можливість того, що гравітаційний колапс відіграє більшу роль у формуванні потужних далеких газових гігантів, ніж вважалося раніше. Необхідні подальші дослідження інших систем, щоб визначити, чи HR 8799 представляє аномалію чи поширене явище.
Це головоломка. Ми справді залишилися перед загадкою», – підсумовує Майєр, наголошуючи на необхідності подальших досліджень, щоб розгадати формування цих колосальних екзопланет.
