Вопрос о том, как зарождаются и развиваются планеты, остается одним из центральных в современной астрономии. Исследователи стремятся найти ответы, наблюдая за молодыми небесными телами, однако для нашей Солнечной системы это невозможно, так как все ее планеты имеют возраст 4,6 миллиарда лет. Поиск ответов вынуждает ученых изучать экзопланеты, хотя подавляющее большинство из 6000 подтвержденных на сегодняшний день объектов также насчитывают миллиарды лет.
Сложности обнаружения молодых планет
Основная проблема заключается в методах поиска. Самый популярный транзитный метод, основанный на фиксации падения яркости звезды при прохождении планеты перед ней, лучше всего работает для старых объектов. Молодые экзопланеты часто скрыты внутри протопланетных дисков — скоплений газа и пыли, оставшихся после формирования системы. В связи с этим подтверждение существования Elias 2-24b стало значимым событием в научном сообществе.
Команда исследователей под руководством Андреа Бернарди из Университета Диего Порталес в Чили проанализировала семь протопланетных дисков, в которых наблюдались характерные пустоты. Согласно научным представлениям, такие области формируются за счет роста планет, «расчищающих» окружающее пространство. Ученые повторно изучили данные коронографов, позволяющих блокировать свет центральной звезды, чтобы выделить слабое отраженное излучение от соседних тел.
Подтверждение статуса Elias 2-24b
Разрыв в диске вокруг звезды Elias 2-24 был известен астрономам почти десять лет. Еще раньше Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории обнаружил в этой области точку света, однако ее планетарная природа оставалась предметом споров. Чтобы поставить точку в этом вопросе, исследователи использовали данные, полученные в 2018 и 2020 годах в обсерватории Кека на Гавайях.
Сравнив положение объекта за несколько лет, ученые доказали, что яркое пятно не является фоновой звездой или инструментальным шумом. Это небесное тело гравитационно связано со звездой Elias 2-24, находящейся на расстоянии примерно 450 световых лет от Земли. Экзопланета Elias 2-24b удалена от своей звезды на 55 астрономических единиц и обладает массой, составляющей от 1,9 до 4,0 масс Юпитера. Поскольку родительской звезде менее одного миллиона лет, планета оценивается в аналогичный возраст. Предыдущие рекордсмены, планеты систем PDS 70 и WISPIT 2, имели возраст более 5 миллионов лет.
Влияние на теории планетарного формирования
Открытие Elias 2-24b создает необходимость пересмотра теории «аккреции ядра», согласно которой формирование планеты размером с Юпитер занимает около 5 миллионов лет. При этом расчеты учитывают удаленность от звезды, сравнимую с расстоянием Юпитера от Солнца (5 астрономических единиц). Для объектов, расположенных значительно дальше, процесс должен протекать еще медленнее.
Однако Elias 2-24b демонстрирует совершенно иную динамику, став гигантом всего за 1 миллион лет, находясь на удалении 55 астрономических единиц. По словам соавтора исследования Лукаса Сьесы из Университета Диего Порталес, этот факт указывает на то, что современные модели формирования планет упускают важные процессы. В будущем ученые рассчитывают на помощь космического телескопа Нэнси Грейс Роман, запущенного НАСА в августе текущего года. Благодаря более мощному коронографу обсерватория позволит находить еще больше молодых планет, скрытых в ярком свете их звезд, открывая новую эру в изучении эволюции космоса.
Сложности при формировании моделей
Важно отметить, что, несмотря на впечатляющие размеры, ученые полагают, что объем Elias 2-24b, скорее всего, значительно меньше, чем у нашего газового гиганта — Юпитера. Тот факт, что планета уже успела набрать такую массу, находясь на колоссальном удалении в 55 астрономических единиц от своей звезды, бросает серьезный вызов классическим расчетам. В рамках стандартной модели аккреции ядра, когда твердое ядро постепенно увеличивает свою массу и притягивает окружающий газ, временные затраты на создание гиганта сильно зависят от условий в системе.
Исследователи полагают, что, несмотря на аномальную скорость развития, процесс формирования Elias 2-24b все же происходил через аккрецию ядра. Это означает, что теоретическая база требует серьезной корректировки: механизм аккреции способен порождать гигантские планеты гораздо быстрее, чем предполагалось ранее. Лукас Сьеса подчеркнул в пресс-релизе, что данный объект наглядно демонстрирует ученым, что даже самые проработанные на сегодняшний день модели планетарного формирования все еще упускают из виду критически важные физические процессы.
Будущее астрономических наблюдений
Перспективы дальнейшего изучения подобных систем тесно связаны с развитием наблюдательной техники. Космический телескоп Нэнси Грейс Роман, запуск которого состоялся в августе, оснащен коронографом нового поколения, превосходящим по своим возможностям инструменты, использованные для локализации Elias 2-24b. Астрономы возлагают большие надежды на то, что это позволит не только обнаруживать новые юные планеты, но и детально изучать объекты, которые до этого момента были скрыты или «засвечены» интенсивным излучением своих родительских звезд.
«Это лишь начало новой эры открытий», — прокомментировал Сьеса. — «Просто невероятно, что с помощью современных технологий мы действительно способны наблюдать процесс формирования планет в режиме реального времени, и телескоп Роман выведет «охоту» на экзопланеты на качественно новый уровень».
