Астрономы обнаружили, как формируются гигантские экзопланеты

Данные космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) позволили астрономам из Калифорнийского университета в Сан-Диего раскрыть механизм формирования сверхмассивных газовых гипгантов. Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показало, что планеты в системе HR 8799, каждая из которых в 5-10 раз массивнее Юпитера, образовались по тому же сценарию, что и планеты-гиганты в нашей Солнечной системе.

Учёные проанализировали атмосферы трёх внутренних планет системы с помощью спектроскопии. Ключевым открытием стало обнаружение серы, в частности, сероводорода, в атмосфере планеты HR 8799 c. Присутствие этого элемента указывает на формирование планет через аккрецию ядра — процесс, при котором сначала формируется твёрдое каменное или ледяное ядро, которое затем притягивает огромные объёмы газа из протопланетного диска.

С беспрецедентной чувствительностью JWST позволяет провести самое детальное исследование атмосфер этих планет, давая нам ключи к их путям формирования. Обнаружение серы позволяет предположить, что планеты HR 8799, вероятно, сформировались аналогично Юпитеру, несмотря на то, что они в пять-десять раз массивнее, что было неожиданно, — заявил ведущий соавтор исследования Жан-Батист Руффио.

Это открытие опровергает некоторые ранние модели, согласно которым настолько массивные планеты на широких орбитах должны были бы формироваться иначе — через быстрое гравитационное сжатие облака газа, как коричневые карлики. Однако повышенное содержание тяжёлых элементов (углерода, кислорода, серы) по сравнению с их звездой однозначно указывает на планетарное происхождение.

Система HR 8799, расположенная в 133 световых годах от нас в созвездии Пегаса, относительно молода — её возраст около 30 миллионов лет. Это позволило «Джеймсу Уэббу» зафиксировать тепло, оставшееся от процесса формирования планет. Исследование ставит новый вопрос: где проходит граница между планетой и коричневым карликом? Учёные предполагают, что даже объекты в 20-30 раз массивнее Юпитера могут формироваться как планеты.