Астрономы открыли гигантскую планету вокруг массивной пары звезд, известной как b Центавра. В то время как орбита Юпитера вокруг Солнца в пять раз шире, чем у Земли, эта планета находится в 100 раз дальше, вращаясь вокруг своей звезды на расстоянии, в 560 раз превышающем среднее расстояние между Землей и Солнцем. Открытие, опубликованное в журнале Nature от 9 декабря, бросает вызов нашим представлениям о том, как формируются планеты.
Маркус Янсон (Стокгольмский университет, Швеция) и его коллеги обнаружили планету в ходе наблюдений, проведенных еще в 2019 году в рамках исследования изобилия экзопланет B-звезды (BEAST), используя прибор SPHERE на Очень большом телескопе Европейской Южной обсерватории в Чили. Последующие исследования в 2021 году подтвердили существование планеты. Однако самым интересным было наблюдение, сделанное двумя десятилетиями ранее в рамках другого проекта. Планета была видна тогда, но отброшена за то, что была слишком слабой. В том числе более ранние наблюдения позволили исследователям проследить орбиту объекта и подтвердить, что он не только движется вместе с системой b Центавра, но и на самом деле вращается вокруг центральных звезд.
Масса планеты, полученная в результате измерений свечения, оставшегося после ее образования, точно не определена. Учитывая неопределенность в эволюции молодых планет-гигантов, это, вероятно, между 9,3 и 12,5 Юпитерами, недалеко от края разделительной линии между планетами и несостоявшимися звездами, известными как коричневые карлики.
Планета, получившая название b Центавра (AB)b, чтобы обозначить, что она вращается вокруг обеих массивных звезд, выделяется как своей массой, так и своей орбитой, которая является одной из самых широких известных — эквивалентной орбите Седны во внешней солнечной системе. Но планета в миллион раз массивнее объекта Пояса Койпера, что подвергает испытанию сценарии формирования планет.
Астрономы считают, что большинство планет образуются в результате аккреции ядра. На раннем этапе, когда протопланетный диск пыли и газа все еще окружает звезду, частицы пыли склеиваются, сталкиваются и сливаются, достигая размеров планеты. Масса тех, кто образуется за пределами снеговых линий системы, где газы превращаются во льды, притягивает газовый внешний слой.
Но если планеты образуются слишком далеко, у них не останется газа, который они могли бы притянуть. Это особенно верно для массивных звезд, интенсивное излучение которых рассеивает газ быстрее, чем вокруг более мелких звезд. Хотя, возможно, здесь есть лазейка, поскольку эти диски рассеиваются изнутри, давая планетам на самых широких орбитах больше времени для роста.
Возможно, планета действительно сформировалась в результате аккреции ядра, но ближе, до того, как гравитационное столкновение отбросило ее наружу. Но относительно круговая орбита планеты (в астрономических терминах ее эксцентриситет составляет менее 0,4) делает этот сценарий менее вероятным.
Третий вариант — гравитационная нестабильность. В этом варианте скопление материала в определенной области диска, даже вдали от звезды, может превратиться в твердое тело. Загвоздка в том, что, по крайней мере, в нашем понимании этого процесса, гравитационная нестабильность должна создавать более массивные объекты, такие как коричневые карлики и даже звезды.
Ключом является не столько масса самого объекта, сколько его масса по отношению к хозяину. А в системе b Центавра планета составляет по меньшей мере десятую часть совокупной массы звезд — планета будет наклонять чаши весов относительно своих звезд так же, как Юпитер наклоняет чаши весов относительно Солнца. Таким образом, гравитационная нестабильность тоже имеет свои проблемы, хотя исследователи по-прежнему предпочитают именно этот сценарий.
Каким бы образом ни образовывались далекие гиганты вокруг массивных звезд, этот процесс, по-видимому, распространен во всем классе. Предыдущие исследования массивных звезд (хотя и менее массивных, чем рассмотренные здесь) показали тенденцию к тому, что более крупные звезды размещают более крупные планеты на более широких орбитах.
“Авторы обнаружили замечательную новую планету, хотя только из этой статьи мы не можем сделать никаких общих выводов о формировании планеты и ее зависимости от массы, потому что это всего лишь одно обнаружение”, — предупреждает Джошуа Уинн (Принстон), который не участвовал в исследовании. Для более твердых выводов требуются более крупные образцы планет вокруг массивных звезд.
Это открытие подчеркивает разнообразие миров, которые принесли нам последние несколько десятилетий. Даже учитывая только планеты Юпитера, мы теперь знаем о “горячих юпитерах”, которые вращаются вокруг своей звезды всего за несколько часов, в то время как b Cen (AB)b требуется тысячи лет, чтобы завершить орбиту. “Если бы ребенка попросили нарисовать планету 30 лет назад, у него была бы относительно простая задача», — пишет Краттер. “Теперь, варианты головокружительны».
Обратите внимание, что b Центавра не следует путать с Бета Центавра, второй по яркости звездой в созвездии. (Хотя они также далеко: пара b Центавра находится в 325 световых годах от Земли; Бета Центавра находится почти в 400 световых годах.) На Бете Центавра нет известных экзопланет.
Также не следует путать b Центавра с системой Альфа Центавра, расположенной всего в 4 световых годах от нас, в которой мы обнаружили две настоящие планеты (Проксима Центавра b и c), а также двух кандидатов (Альфа Центавра Ab и Альфа Центавра Bc), которые требуют дальнейших наблюдений для подтверждения. Концепция миссии ТОЛИМАНА направлена на продолжение поиска планет в системе.
