Где заканчивается планета и начинается звезда: «Уэбб» нашел серу у суперюпитеров
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» помог астрономам разобраться, как формируются самые массивные газовые гиганты. В атмосферах планет системы HR 8799 нашли серу. Это важно: такие элементы попадают в атмосферу только если сначала сформировалось твердое ядро из камня и льда, а уже потом планета захватила газ. Значит, даже объекты в 5–10 раз массивнее Юпитера могут быть настоящими планетами, а не промежуточными телами между планетой и звездой.
Астрономы из Калифорнийского университета в Сан-Диего изучили систему HR 8799 с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Она находится примерно в 133 световых годах от Земли в созвездии Пегаса. Вокруг совсем молодой звезды — ей около 30 млн лет — обращаются сразу четыре огромных газовых гиганта. Каждый из них в 5–10 раз тяжелее Юпитера и движется очень далеко от звезды, на расстояниях примерно от орбиты Сатурна до области за Нептуном.
По классической модели планета сначала собирает твердое ядро из камней и льда, а затем притягивает окружающий газ. Но на больших расстояниях от звезды все происходит очень медленно — считалось, что объект просто не успеет вырасти до размеров гиганта, пока протопланетный диск не рассеется. Поэтому появилось другое объяснение: планета могла образоваться не «снизу вверх», а сразу из куска газа, который сжался под собственной гравитацией. Это уже процесс, больше похожий на рождение маленькой звезды, и именно так появляются коричневые карлики.
Ключом к разгадке стала сера. С помощью «Уэбба» исследователи впервые зафиксировали четкие спектральные признаки сероводорода (H₂S) в атмосфере планеты HR 8799 c и считают, что этот элемент присутствует и у других гигантов системы. Сера важна потому, что в протопланетном диске она в основном связана с твердым веществом, а не с газом. Поэтому ее присутствие в атмосфере означает, что планета сначала накопила твердое ядро из вещества диска, а уже затем захватила газовую оболочку. Если бы объект сформировался напрямую из сжимающегося газового облака, как коричневый карлик, такого химического следа твердого материала в атмосфере не было бы.
Еще один аргумент — повышенное содержание углерода и кислорода в атмосферах планет по сравнению со звездой. Так бывает у объектов, которые формируются в протопланетном диске и накапливают тяжелое вещество при росте ядра. У коричневых карликов состав обычно почти совпадает со звездным, потому что они возникают напрямую из газового облака.
Результаты работы, опубликованные в журнале Nature Astronomy, показывают, что граница между планетами и субзвездными объектами не такая четкая, как считалось. Если газовые гиганты массой около десяти масс Юпитера могут формироваться тем же способом, что и обычные планеты, остается непонятно, где проходит верхний предел — 15, 20 или даже 30 масс Юпитера.
Ранее мы подробно рассказывали о Юпитере — крупнейшей планете Солнечной системы, которую тоже иногда по ошибке называют «несостоявшейся звездой».
Автор рисунка на обложке Jean-Baptiste Ruffio
Самое популярное
