Открытия, сделанные космическим телескопом имени Джеймса Уэбба (JWST), продолжают раздвигать границы нашего понимания Вселенной. Недавно телескоп обнаружил полдюжины блуждающих планет в молекулярном облаке Персея, примерно в 960 световых годах от Земли. Эти планеты не вращаются вокруг звезд и, кажется, бросают вызов нашим знаниям о том, как формируются миры в космосе. Что же это за загадочные объекты и почему они нарушают наше представление о планетах и звездах?
Открытия телескопа Джеймса Уэбба
Блуждающие планеты, иногда называемые планетами-сиротами или планетами-бродягами, — это небесные объекты, которые свободно перемещаются в пространстве, не вращаясь вокруг звезды, как наша Земля вокруг Солнца. Это настоящие странники в космосе, одиноко перемещающиеся по огромным просторам межзвездного пространства. По массе и составу эти планеты в целом схожи с планетами-гигантами, такими как Юпитер.
Недавно JWST обнаружил шесть таких планет в области под названием NGC 1333, расположенной в молекулярном облаке Персея. Эта область богата газом и пылью, что создает идеальные условия для формирования звезд и планет. Самая маленькая из новых планет имеет массу, примерно в пять раз превышающую массу Юпитера, а самая большая в десять раз массивнее газового гиганта в нашей Солнечной системе. Одна из этих блуждающих планет даже окружена диском из газа и пыли — явление, которое обычно ассоциируется с образованием спутников или мини-планет.
Используя свою исключительную чувствительность, обсерватория также обнаружила несколько интересных ключей к их происхождению.
Два способа формирования планет: сверху вниз и снизу вверх
JWST уже не в первый раз обнаруживает такие планеты. В 2023 году астрономы обнаружили около 40 пар гигантских плавающих планет в туманности Ориона. Однако недавние открытия в NGC 1333 особенно интригуют, поскольку показывают, что эти планеты формируются иначе, чем другие известные миры, образуясь непосредственно из межзвездного газа, как и звезды.
Традиционно считалось, что планеты формируются так называемым восходящим процессом, когда мелкие частицы пыли и льда сливаются в планетарные зародыши, которые затем становятся планетами, накапливая газ и материал в протопланетном диске вокруг звезды. Именно так сформировались планеты Солнечной системы, такие как Земля и Юпитер.
Однако обнаруженные JWST планеты формируются в результате обратного процесса, называемого «сверху вниз». Вместо того чтобы медленно формироваться из мелких частиц, они рождаются непосредственно в результате гравитационного коллапса облака газа и пыли, подобно звездам. Этот быстрый и массивный процесс похож на процесс образования коричневых карликов — объектов, которые не являются ни звездами, ни планетами.
Отсутствие плавающих планет с массой менее пяти Юпитеров в NGC 1333 также указывает на естественный предел этого нисходящего метода формирования. Ниже этой массы процесс, похоже, не происходит, что может объяснить, почему эти объекты не меньше.
Размытая граница между звездами, планетами и коричневыми карликами
Открытия Джеймса Уэбба ставят под сомнение жесткие определения звезд, планет и коричневых карликов. Чтобы быть классифицированным как звезда, объект должен быть достаточно массивным, чтобы поддерживать реакции ядерного синтеза в своем ядре, превращая водород в гелий и производя энергию. Для этого самые маленькие звезды должны быть примерно в 93 раза массивнее Юпитера.
Ниже этого порога находятся коричневые карлики — объекты, которые слишком массивны, чтобы быть планетами, но недостаточно массивны, чтобы быть звездами. Коричневые карлики могут кратковременно сжигать дейтерий, изотоп водорода, но не настолько, чтобы считаться настоящими звездами. Таким образом, блуждающие планеты находятся где-то посередине, формируются как звезды, но слишком малы для ядерного синтеза.
Теперь исследователи хотят изучить эти объекты более детально, чтобы узнать больше об их составе и истории. Эта работа может дать ключ к разгадке процессов формирования звезд и планет в экстремальных условиях и позволит по-новому взглянуть на эволюцию нашей Солнечной системы.
Исследование было принято к публикации в журнале The Astronomical Journal. Препринт доступен на сайте arXiv.org.
