Наше обмежене уявлення про планети, що обертаються навколо центральної зірки — настільки звичне, оскільки саме таку схему можна побачити в Сонячній системі, — може бути безповоротно зруйноване новим дослідженням, яке припускає, що гігантські, вільно ширяючі планети можуть формувати власні планетарні системи. Якщо це правда, це також означає, що планетарні системи можуть існувати без батьківської зірки.
Ці планети-ізгої також були б набагато меншими за Сонячну систему, маючи лише частину загальної маси нашого космічного сусідства.
Це відкриття було зроблено, коли команда дослідників використала космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) для вивчення молодих, ізольованих об’єктів у космосі, які, як вважається, мають від п’яти до десяти разів більшу масу, ніж Юпітер. Ці об’єкти, на відміну від планет Сонячної системи, також не були прив’язані до зірки і тому вільно плавали у Всесвіті.
Ці тіла могли б утворитися так само, як зірки утворюються з колапсу хмар газу та пилу, звідси їхня ізольована природа. Однак, на відміну від зірок, вільно ширяючі планетарні тіла не змогли б зібрати достатньо маси, щоб запустити ядерний синтез у своїх ядрах, процес, який визначає, що таке зірка головної послідовності. Це робить їх схожими на так звані карлики “невдалої зірки”, але з меншими масами. Коричневі карлики мають масу, яка коливається від 13 до 80 разів більшу за масу Юпітера.
Як варіант, вважається, що деякі вільно ширяючі планети утворилися навколо зірок із класичних закручених пончиків газу та пилу, які називаються протопланетними дисками. Потім вони були викинуті зі своїх рідних систем гравітаційною взаємодією зі своїми планетами-братами та навіть із зірками, що пролітають повз.
«Ці відкриття показують, що будівельні блоки для формування планет можна знайти навіть навколо об’єктів, які ледь більші за Юпітер і дрейфують самостійно в космосі», – заявила Белінда Даміан, провідний автор дослідження та науковець з Університету Сент-Ендрюса. «Це означає, що формування планетних систем відбувається не лише навколо зірок, а й навколо самотніх беззоряних світів».
Правильна інформація для виявлення планетарних шахраїв
Вважається, що вільно ширяючі планети є тілами з найменшою масою, які можуть утворитися з ізольованих хмар газу та пилу, тому їх важко виявити та вивчити через те, що вони випромінюють дуже мало власного світла. Але електромагнітне випромінювання, яке випромінюють вільно ширяючі планети, — це здебільшого інфрачервоне світло, довжина хвилі світла, до якої чутливий JWST.
Таким чином, дослідницька група зосередилася на восьми молодих, вільно ширяючих планетах за допомогою потужного інфрачервоного космічного телескопа.
Спостереження, проведені між серпнем і жовтнем 2024 року, виявили детальні характеристики небесних тіл, що вказує на їхню масу, близьку до маси Юпітера. Шість вільно плаваючих планет демонстрували протяжне інфрачервоне випромінювання, що генерується теплим пилом безпосередньо навколо них. Це вказувало на навколишні диски газу та пилу – типи структур, які збираються навколо молодих зірок для народження планет.
Ще більш захопливим було виявлення зерен силікатів у цих дисках. Це рання ознака накопичення та кристалізації пилу, що, у свою чергу, є першим етапом формування «кам’янистих» або земних планет, подібних до Землі.
Сліди силікатів і раніше спостерігалися навколо зірок і навіть коричневих карликів, але це перший випадок, коли ці відбитки були знайдені навколо набагато менших вільно ширяючих планет. Відкриття команди підтверджує попередні дослідження, які припускали, що протопланетні диски, що формуються навколо вільно ширяючих планет, можуть існувати протягом кількох мільйонів років.
Це період часу, достатньо довгий для формування планет.
«У сукупності ці дослідження показують, що об’єкти з масами, порівнянними з масами планет-гігантів, мають потенціал для формування власних мініатюрних планетарних систем», — сказав керівник групи та астроном Університету Сент-Ендрюса Алекс Шольц. «Ці системи можуть бути схожими на Сонячну систему, просто зменшені в 100 разів або більше за масою та розміром».
Після встановлення правдоподібності цих беззоряних міні-планетних систем та виявлення ранніх слідів їхнього формування, наступним кроком для астрономів буде виявлення такої системи.
«Чи існують такі системи насправді, ще належить показати», – сказав Шольц.
Дослідження команди було опубліковано 30 липня в The Astronomical Journal.