RW Space

Наблюдения JWST за звездообразующим сердцем туманности Ориона дали нам то, чего мы никогда раньше не видели.

Там, в скоплении Трапеция, ученые обнаружили десятки объектов, похожих на планеты. масса Юпитера, не привязанная к какой-либо звезде, дрейфует по галактике гравитационно связанными парами, как будто это совершенно нормально.

Но это не так. Не существует известного механизма формирования, 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 наша понимание рождения планет имеет серьезные дыры. Итак, что это за объекты и откуда они взялись, это может помочь нам узнать больше о том, как формируются звезды и планеты.

Астрономы Сэмюэл Пирсон и Марк МакКогрин из Европейского космического агентства назвали их двойными объектами массы Юпитера. или JuMBO, и описал их в препринте, отправленном в Nature.

Считается, что такая среда звездообразования может быть пронизана тем, что мы называем экзопланетами-изгоями – теми, которые оторвались от свои звезды. 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 размером с планету, 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, меньших, чем в Орионе, обнаружение представляет собой огромную проблему. Фон Ориона очень яркий; а небольшие объекты размером с планету относительно холодные, излучая большую часть своего света в тепловом инфракрасном диапазоне.

Однако именно здесь JWST сияет. 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 ним. к звезде», — сказал МакКогрин Ханне Девлин в The Guardian.

«Физика утверждает, что невозможно создавать даже такие маленькие объекты. Мы хотели посмотреть, сможем ли мы разрушить физику? И я думаю, что мы это сделали, и это это хорошо».

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 это нормально для молодого газового гиганта.

Проблема JuMBO в том, что они идут по двое. Одинокая экзопланета-изгой, занимающаяся своими делами, — это одно. Но два гравитационно связанных объекта планетной массы действительно трудно объяснить.

Звезды, видите ли, образуются, когда сгусток материала в молекулярном облаке коллапсирует 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 диске материала вокруг звезды.

Моделирование показывает, что эти молодые планеты могут быть очень легко выброшены из своих систем либо в результате взаимодействия планет-планет, либо в результате взаимодействия звезд и звезд. Но механизмы, связанные с этим выбросом, не способствуют тому, чтобы пары планет оставались вместе.

Возможно, что одинокие выброшенные планеты могут 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 есть что-то фундаментальное, чего нам не хватает.

«Как пары молодых планет могут выбрасываться одновременно и оставаться связанными

«Ансамбль объектов планетарной массы и JuMBO, который мы видим в скоплении Трапеция, может возникнуть в результате сочетания обоих из этих «классических» сценариев, даже если оба имеют существенные оговорки, или, возможно, требуется новый, совершенно отдельный механизм формирования, такой как фрагментация беззвездного диска».

Исследование, описывающее JuMBO доступен на сервере препринтов arXiv.org.