Формирующийся коричневый карлик указал на недостатки теорий планетообразования

Международная группа исследователей под руководством Саши Кванца (Sascha Quanz) из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе при помощи «Очень большого телескопа» обнаружила в газопылевом диске вокруг молодой звезды HD100546, что в 335 световых годах от Земли, формирующуюся планету гигантских размеров.

Звезда является голубым гигантом спектрального класса B9Vne, то есть ещё недавно считалось, что у таких светил планет не бывает. Однако ранее в этой же системе удалось отыскать то ли «сверхюпитер», то ли коричневый гигант HD100546 b с массой примерно в 20 юпитерианских, вращающийся на удалении 6,5 а. е. от звезды. В отличие от него, вновь обнаруженный объект кажется находящимся в нетронутом протопланетном диске. В этой системе последний замечен в 0,2–4 а. е. и от 13 до нескольких сот а. е. от звезды. Упомянутое массивное тело HD100546 b, располагающееся в 6,5 а. е., находится в разрыве протопланетного диска, который тянется от 4 до 13 а. е. Поскольку рядом с ним в протопланетном кольце есть столь серьёзная «брешь», оно, получается, вполне сформировано, а вот новооткрытый объект (если всё подтвердится, планета будет называться HD100546 c) на значительно большем удалении — нет.

Новооткрытый коричневый карлик ещё погружён в протопланетный диск, то есть его образование не завершилось. (Здесь и ниже иллюстрации ESO.)

Впрочем, всё это интересно и по другой причине: формирующаяся протопланета продолжает набирать массу, но уже сейчас она в 15-20 раз превосходит наш Юпитер — а значит, это скорее коричневый карлик, нежели планета (в дальнейшем, однако, мы, вслед за открывшей её Европейской южной обсерваторией, будем называть HD100546 c протопланетой). Расстояние от неё до звезды равно 68 ± 10 а. е. И это никак не согласуется с современными теориями образования планет. Слишком далеко!

Интригует и отсутствие кандидатов в планеты между 6,5 и 68 ± 10 а. е. В Солнечной системе в этом диапазоне помещаются три газовых гиганта и несколько карликовых планет. И хотя пока неясно, находится ли обнаруженная протопланета на таком расстоянии от центральной звезды всё время своей жизни или мигрировала из внутренних областей системы, уже сейчас это выглядит чрезвычайно странно.

Поясним: в Солнечной системе дистанция в 68 ± 10 а. е. (68 раз от Земли до Солнца) соответствует пространству далеко за пределами орбиты Плутона, где Солнце трудно отличить от других звёзд (его радиация там в 4 000–4 500 раз слабее, чем на Земле), а атмосфера тамошних карликов промерзает до льда. По всем нынешним теориям на таком колоссальном удалении не должно быть значительных масс ни протопланетного диска, ни самих протопланет.

Местоположение гипотетического коричневого карлика показано оранжевым пятном. Чёрные точки в центре являются артефактами изображений.

Хотя гипотеза протопланеты наилучшим образом объясняет результаты наблюдений, для её подтверждения требуются дальнейшие исследования (которые можно проверить) и другие возможные сценарии.

Кроме того, очень может быть, что новооткрытый объект не протопланета, а полностью сформировавшаяся планета, выброшенная со своей первоначальной, более близкой к звезде орбиты. Это по крайней мере объясняло бы огромное удаление находки от светила.

С другой стороны, астрономы зарегистрировали на новом изображении пылевого околозвёздного диска вокруг HD100546, в непосредственной близости от протопланеты структурные детали, которые согласуются с гипотезой протопланеты и которые можно объяснить взаимодействием между HD100546 c и диском. Есть также свидетельства того, что окрестности протопланеты разогреваются при её формировании. Если это так, то HD100546 с может претендовать на звание самой странной протопланеты, известной человечеству. В этом случае определённой корректировки теорий планетобразования, видимо, избежать не удастся.

Вспомним также, что в ноябре прошлого года у голубого гиганта того же спектрального класса B9 удалось найти планету огромной массы, тоже скорее являющуюся коричневым карликом, нежели «сверхюпитером», и тоже удалённую на огромное (хотя и не столь большое) расстояние от своей звезды. Оба открытия во многом не стыкуются с теорией планетообразования в её нынешнем виде.

Отчёт об исследовании вскоре появится в Astrophysical Journal Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Европейской южной обсерватории.