Обнаружены первые планеты вокруг солнцеподобных звёзд в рассеянных скоплениях

Рассеянное скопление Ясли, находящееся в 590 световых годах от Земли, включает более 1 000 весьма плотно расположенных звёзд. Это, как и относительно небольшой возраст скопления (не более 600 млн лет), не давало астрономам оснований надеяться на обнаружение вокруг солнцеподобных жёлтых карликов подобных скоплений экзопланет.

И тем не менее это случилось: исследователи под руководством Самюэля Квинна из Университета штата Джорджия (США) отыскали в Яслях сразу два «горячих Юпитера», вращающихся вокруг жёлтых звёзд типа нашего Солнца.

«Горячий Юпитер» в скоплении Ясли в представлении художника (здесь и ниже иллюстрации NASA / JPL-Caltech).

Открытие накладывает серьёзные ограничения на скорость возникновения и эволюции звёздных систем молодых светил. По современным представлениям, чтобы планета большой массы (газовый гигант) оказалась поблизости от светила, она должна мигрировать туда, по пути «вышибая» гравитационным резонансом со своих орбит те планеты, что были ближе к звезде. Считается, что наиболее типичным итогом такой эволюции должна стать единственная гигантская планета, отстоящая от звезды ближе, чем Меркурий. Если в скоплении, которому от силы 600 млн лет, уже состоялись и формирование газовых гигантов, и «зачистка» ими солнечной системы, то все эти процессы могут происходить очень быстро — за считанные проценты суммарного времени жизни звёзд вроде Солнца.

Но это не единственная специфическая черта двойного открытия.

В рассеянном скоплении Ясли при помощи 1,5-метрового телескопа Смитсоновской астрофизической обсерватории (Амадо, Аризона, США) найдены две экзопланеты — Pr0201b и Pr0211b. Первая вращается вокруг карлика спектрального класса F, совершая полный оборот за 4,4264 ± 0,0070 дня, и имеет минимальную массу в 0,540 ± 0,039 массы Юпитера, при оценочной массе своей звезды в 1,234 ± 0,034 и её радиусе в 1,167 ± 0,121 от массы и радиуса Солнца. Второй обнаруженный гигант, Pr0211b, вращается вокруг жёлтого карлика спектрального класса G, причём делает полный оборот всего за 2,1451 ± 0,0012 дня и имеет массу не менее 1,844 ± 0,064 массы Юпитера, при оценочной массе и радиусе своей звезды в 0,952 ± 0,040 и 0,868 ± 0,078 от солнечных. Возраст обеих звёзд оценён в 578 ± 49 млн лет, что благодаря высокой достоверности возраста скопления позволяет считать пару этих «горячих Юпитеров» одними из самых молодых среди известных планет Вселенной.

Заметим, что прежде в рассеянных скоплениях планеты отыскивались только вокруг звёзд низкой массы, красных карликов спектрального класса М. Их планеты в силу обычно меньшего размера протопланетного диска находятся ближе к своей звезде и считаются менее подверженными гравитационным влияниям других светил в тесных скоплениях. Такие предположения подкреплялись отсутствием наблюдений планет вокруг солнцеподобных звёзд, теперь достоверно проведённых авторами работы.

Обе звезды, Pr0201 и Pr0211, находятся довольно близко к массивным и ярким звёздам центра скопления. Тем не менее их планетарные диски смогли за короткое время образовать массивные планеты.

«Это было большой загадкой для [астрономов] ищущих планеты, — рассказывает Сэмюэль Квинн. — Мы знаем, что большинство звёзд формируется в тесных средах, таких как туманность Ориона, поэтому, хотя такая насыщенная [звёздами] среда и мешает формированию планет, по крайней мере часть солнцеподобных звёзд в рассеянных скоплениях должны иметь планеты. Теперь мы наконец-то выяснили, что это действительно так».

Более того, в работе делается следующий вывод: после обнаружения двух «горячих Юпитеров» в ходе детальных наблюдений всего лишь 53 звёзд скопления Ясли нужно установить вероятность открытия там планет такого типа (газовых гигантов, близких к своей звезде) в 3,8% (+3,0/−2,5%) для всех одиночных звёзд спектральных классов F, G и K (белых, жёлтых и оранжевых), что выше среднегалактических значений, равных 1,20 ± 0,38%. Такое превышение учёные объясняют относительно высокой металличностью, характерной для звёзд скопления Ясли. При этом, отмечают они, формирование массивных планет с вероятностью выше средней не смогли остановить даже считающиеся опасными для протопланетных дисков условия тесного звёздного соседства.

Соответствующее исследование опубликовано в Astrophysical Journal Letters; с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения НАСА.