JWST обнаружил беззвездные, похожие на планеты объекты, загадочно скрывающиеся в Орионе
Наблюдения JWST за звездообразующим сердцем туманности Ориона дали нам то, чего мы никогда раньше не видели. Там, в скоплении Трапеция, ученые обнаружили десятки планетоподобных объектов примерно массой Юпитера, не связанных ни с одной звездой, дрейфующих по галактике гравитационно связанными парами, как будто это совершенно нормальное явление.
Но это не так. Не существует известного механизма образования, который мог бы привести к образованию этих двойных масс – не говоря уже о 42 из них.
Однако по мере того, как мы находим все больше и больше инопланетных миров в Млечном Пути, становится все более и более очевидным, что в нашем понимании рождения планет есть серьезные пробелы. Итак, что это за объекты и откуда они берутся, может помочь нам узнать больше о том, как формируются звезды и планеты.
Астрономы Сэмюэл Пирсон Марк МакКогрин из Европейского космического агентства назвали их двойными объектами массы Юпитера, или JuMBO, и описали их в препринте, который был представлен журналу Nature .
Считается, что такая среда звездообразования может быть пронизана тем, что мы называем экзопланетами-изгоями – теми, которые оторвались от своих звезд. Это потому, что так много звезд, находящихся в непосредственной близости друг от друга, могут разрушить детские планетарные системы друг друга. Моделирование показывает, что экзопланеты-изгои могут быть невероятно распространены.
Кроме того, существование объектов планетарной массы, свободно плавающих в Орионе, не является сюрпризом. Астрономы обнаруживали их на протяжении десятилетий, вплоть до массы, примерно в три раза превышающей массу Юпитера.
Но для объектов меньшего размера, чем объект Ориона, обнаружение представляет собой огромную проблему. Фон Ориона очень яркий; а небольшие объекты размером с планету относительно холодны и излучают большую часть своего света в тепловом инфракрасном диапазоне.
Однако именно здесь JWST блистает. Мощный космический телескоп, созданный для обнаружения инфракрасного света, предоставил нам самые подробные наблюдения за Орионом, когда-либо сделанные.
Итак, Пирсон и МакКогрин отправились на поиски крошечных вещей. Но то, что они нашли, превзошло все ожидания.
«Мы искали эти очень маленькие объекты и находим их. Мы находим их размером с одну массу Юпитера, даже половину массы Юпитера, свободно плавающими, не прикрепленными к звезде», — сказал МакКогрин. «Физика говорит, что невозможно создавать даже такие маленькие объекты. Мы хотели посмотреть, сможем ли мы сломать физику? И я думаю, что у нас получилось, и это хорошо».
Возраст JuMBO около миллиона лет, температура колеблется около 1000 Кельвинов (примерно 700 градусов по Цельсию), а расстояние между орбитами в 25–390 раз превышает расстояние между Землей и Солнцем. Анализ слабого света, который они излучают, обнаруживает намеки на водяной пар, угарный газ и метан. Пока что это нормально для молодого газового гиганта.
Проблема с JuMBO в том, что они идут по двое. Одинокая экзопланета-изгой, занимающаяся своими делами, — это одно. Но два гравитационно связанных объекта планетарной массы действительно трудно объяснить.
Видите ли, звезды образуются, когда сгусток материала в молекулярном облаке разрушается под действием силы тяжести. По мере вращения они притягивают больше материала из облака вокруг себя, которое образует диск, питающий звезду. Во время этого процесса диск может сломаться, что приведет к образованию второй звезды; таким образом рождается двойная звезда.
Но теоретический нижний предел массы объекта, формирующегося по этому сценарию образования коллапса облаков, составляет около трех масс Юпитера. Меньшие объекты, такие как планеты, формируются в материальном диске вокруг звезды.
Моделирование показывает, что эти молодые планеты могут быть очень легко выброшены из своих систем либо в результате взаимодействия между планетами, либо в результате взаимодействия звезд и звезд. Но механизмы, связанные с этим выбросом, не способствуют сохранению пар планет вместе.
Вполне возможно, что одинокие выброшенные планеты смогут найти друг друга и стать гравитационно связанными, но мы ожидаем, что это будет довольно редко. Обнаружение 42 из этих пар, как описано в статье Пирсона и МакКогрина, предполагает, что нам не хватает чего-то фундаментального.
«Как пары молодых планет могут выбрасываться одновременно и оставаться связанными, хотя и слабо на относительно большом расстоянии друг от друга, остается совершенно неясным», — пишут исследователи. «Ансамбль объектов планетарной массы и JuMBO, который мы видим в скоплении Трапеция, может возникнуть в результате сочетания обоих этих «классических» сценариев, даже если оба имеют существенные оговорки, или, возможно, новый, совершенно отдельный механизм образования, такой как необходима фрагментация беззвездного диска».
Комментарии 0