Телескоп «Джеймс Уэбб» впервые занялся поиском формирующихся планет

Согласно современным теориям, планеты формируются в дисках из пыли и газа, которые вращаются вокруг центральной протозвезды. Чтобы увидеть зарождающиеся небесные тела, астрономы впервые использовали космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST). Для этого ученые из Мичиганского и Аризонского университета в США, а также Университета Виктории в Канаде объединили его снимки с предыдущими наблюдениями, сделанными космическим телескопом «Хаббл» и комплексом наземных радиотелескопов ALMA в Чили. В своем исследовании они сфокусировались на наблюдении протопланетных дисков, вращающихся вокруг звезд HL Тельца, SAO 206462 и MWC 758 в надежде обнаружить любые новые планеты.

Сначала исследователи из Мичиганского университета направили телескоп на диск, окружающий протозвезду под названием SAO 206462, которая расположена примерно 450 световых годах от Земли в созвездии Волка. Они обнаружили потенциальную планету-кандидата, которая находилась в процессе формирования, но она оказалась не той, которую планировалось найти. «Несколько симуляций показывают, что планета должна находиться внутри диска, и она должна быть массивной, горячей и яркой, но мы ее не нашли. Это означает, что либо планета намного холоднее, чем мы думаем, либо она может быть скрыта каким-то материалом, который мешает нам ее видеть», — сказал Габриэль Куньо из Мичиганского университета. 

Планета, которую ожидали найти исследователи, относится к газовым гигантам, состоящим в основном из водорода и гелия, как, например, Юпитер. «Проблема в том, что все, что мы пытаемся обнаружить, в сотни тысяч, если не в миллионы раз слабее звезд. Это все равно, что пытаться обнаружить маленькую лампочку рядом с маяком», — пояснил Куньо. Во время наблюдений был обнаружен еще один объект, который потенциально может быть планетой. Подтвердить или опровергнуть это предположение специалисты планируют во время будущих наблюдений.

Ученые из Университета Виктории, в свою очередь, изучили протопланетный диск, окружающий молодую звезду HL Тельца (HL Tauri), которая находится в 450 световых годах от Солнца и окружена плотным потоком пыли и газа. «Мы были поражены уровнем детализации, с которым можно увидеть окружающий материал с помощью «Уэбба», но, к сожалению, он не уловил никаких сигналов от потенциальных планет», — сказала руководитель исследовательской группы Кэмрин Маллин. 

Несмотря на то, что увидеть новую планету не удалось, телескоп позволил раскрыть неожиданные особенности протозвездной оболочки, которая, по сути, представляет собой плотный поток пыли и газа, окружающих молодую звезду. Выяснилось, что под действием силы тяжести материал из межзвездной среды попадает внутрь звезды и диска, где он служит «сырьем» для формирования планет и их предшественников. 

Третья группа ученых, возглавляемая Кевином Вагнером из обсерватории Стюарда Университета Аризоны, исследовала протопланетный диск звезды MWC 758 на расстоянии 508 световых лет от Солнца. Наблюдения позволили выявить образование спиральных рукавов в диске, намекающих на массивную планету, вращающуюся вокруг своей звезды-хозяина. Обнаружить новые объекты пока не удалось, однако исследование позволило исключить существование дополнительных планет во внешних областях звезды. Это означает, что внутри протопланетного диска скрывается планета-гигант.

«Отсутствие планет, обнаруженных во всех трех системах, говорит нам о том, что небесные тела либо находятся слишком близко к своим звездам-хозяевам, либо слишком слабы, чтобы их можно было увидеть с помощью телескопа "Джеймс Уэбб". Если верно последнее, это говорит о том, что планеты имеют относительно малую массу, низкую температуру и окутаны пылью», — пояснил Кевин Вагнер.

Наблюдения за планетами в процессе формирования важны, поскольку благодаря им астрономы могут получить информацию не только о процессе формирования, но и о том, как химические элементы распределяются по планетной системе. «Всего около 15% звезд, подобных Солнцу, имеют в своих системах планеты, подобные Юпитеру. Действительно важно понять, как они формируются и эволюционируют, чтобы усовершенствовать наши теории», — пояснил Майкл Мейер из Мичиганского университета. Понимание процесса формирования газовых гигантов, в свою очередь, поможет астрономам понять свойства и эволюцию протопланетных дисков, которые позже дают начало планетам, похожим на Землю.