Астрономы предлагают новую модель образования недавно открытых «свободных» планет

Схема образования JuMBO (двойные объекты массы Юпитера) из столкновений звезд. Слева: близкий пролет звезды к планетной системе приводит к выбросу двух планет, которые остаются связанными и образуют «свободную» планетарную двойную систему. Справа: две компланарные планеты одинаковой массы вращаются вокруг звезды массой M₁. Звезда-нарушитель массы M₂ пролетает с асимптотической скоростью v_∞ параллельно направлению X с прицельным параметром b и углом θ в плоскости, перпендикулярной направлению движения М₂. Плоскость планетарной орбиты образует угол I и повернута на угол Ω относительно направления движения M₂. Автор: Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02239-2

Недавнее открытие потенциально нового класса далеких и загадочных «свободных» планет заинтриговало астрономов, поскольку в конце прошлого года были опубликованы потрясающие новые изображения, полученные космическим телескопом Джеймса Уэбба.

Эти планеты-кандидаты, известные как двойные объекты массы Юпитера (JuMBO), похоже, вращаются вокруг друг друга, поскольку они свободно дрейфуют в космосе, не привязанные к какой-либо звезде, что противоречит преобладающим теориям о том, как работают планетные системы.

Теперь новое исследование группы астрофизиков из UNLV и Университета Стоуни-Брук, опубликованное 19 апреля в журнале Nature Astronomy, представляет убедительную модель того, как могли образоваться эти JuMBO.

Команда использовала передовые методы, известные как прямое моделирование N-тел, чтобы изучить, как взаимодействия внутри плотных звездных скоплений могут привести к выбросу планет-гигантов, которые остаются гравитационно связанными друг с другом, дрейфуя по галактике. Это важное исследование предлагает модель того, как могут формироваться эти загадочные двойные системы, заполняя критический пробел в нашем понимании планетарной эволюции.

«Наше моделирование показывает, что близкие звездные столкновения могут спонтанно выбрасывать пары планет-гигантов из их родных систем, заставляя их вращаться вокруг друг друга в космосе», — сказал автор исследования Йихан Ван, научный сотрудник Невадского центра астрофизики при UNLV. «Эти открытия могут существенно изменить наше восприятие планетарной динамики и разнообразия планетных систем в нашей Вселенной».

Исследование показывает, что такие события с большей вероятностью происходят в густонаселенных звездных скоплениях, что позволяет предположить, что свободно дрейфующие двойные планеты могут быть более распространены, чем считалось ранее. Характеристики этих планетных пар, такие как их разделение и эксцентриситет орбит, дают новое понимание суровых условий окружающей среды, которые влияют на формирование планет.

«Оно представляет динамические звездные взаимодействия как важный фактор в развитии необычных планетных систем в плотных звездных средах», — сказала Розальба Перна, соавтор исследования и профессор физики и астрономии в Университете Стоуни-Брук.

По мнению исследователей, эта новая работа расширяет наши знания о формировании планет, а также создает основу для будущих наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), которые могут предоставить дополнительные доказательства, подтверждающие предсказания команды.

«Понимание формирования JuMBO помогает нам бросить вызов и уточнить преобладающие теории формирования планет», — сказал астрофизик UNLV и соавтор исследования Чжаохуань Чжу. «Предстоящие наблюдения JWST могут помочь нам в этом, предлагая новые идеи с каждым наблюдением, которые помогут нам лучше сформулировать новые теории формирования гигантских планет».

Больше информации: Yihan Wang et al, Free-floating binary planets from ejections during close stellar encounters, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02239-2

Источник: University of Nevada, Las Vegas