Як народжуються гігантські планети, більші за Юпітер: астрономи знайшли рішення космічної загадки

Нові спостереження, проведені за допомогою космічного телескопа Вебб, показують, що навіть надзвичайно масивні газові гіганти, яких раніше вважали надто великими, щоб формуватися як звичайні планети, можуть з'явитися за допомогою одного і того ж процесу. Це відкриття змінює підхід учених до розуміння того, що є масивними планетами, а що — коричневими карликами. Дослідження опубліковано в журналі Nature Astronomy, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Газові гіганти: що це?

Газові гіганти являють собою величезні планети, що складаються переважно з гелію і водню. Вони мають тверді ядра, але не мають твердої поверхні. У нашій галактиці Чумацький Шлях існує безліч газових гігантів, схожих на Юпітер, найбільшу планету Сонячної системи. Але також є багато газових гігантів, які набагато більші за Юпітер.

Такі газові гіганти перебувають на межі між звичайними планетами і коричневими карликами. Це субзоряні об'єкти, в ядрі яких відбувається синтез дейтерію, а не водню, як у зірках, за що їх прозвали зірками, що не відбулися.

Загадка народження величезних планет

Протягом багатьох років астрономи сперечалися про те, чи можуть планети, які в кілька разів більші за Юпітер, утворитися шляхом акреції ядра. Це повільний процес, під час якого твердий матеріал злипається в щільне ядро, яке потім притягує величезну кількість газу. Або ж ці планети утворюються шляхом колапсу газових хмар, що оточують зірку, і це схоже на те, як створюються зірки і коричневі карлики.

Вивчення зірки HR 8799, схожої на Сонце, та її планет, що розташована на відстані 133 світлових років від Землі, дало можливість вирішити давню космічну загадку.

Навколо зірки HR 8799 обертається чотири газові гіганти на відстані, яка в 15-70 разів перевищує відстань від Землі до Сонця. При цьому ці планети мають масу, яка в 5-10 разів перевищує масу Юпітера. Вважалося, що такі планети не могли з'явитися шляхом акреції ядра, адже вони перебувають далеко від своєї зірки, де від початку не було багато твердого матеріалу. І такий процес не повинен дозволити вирости цим планетам до такого величезного розміру.

Як формуються гігантські планети, більші за Юпітер: є відповідь

Щоб з'ясувати, як утворилися ці газові гіганти, астрономи використовували телескоп Вебб для аналізу хімічного складу атмосфер планет. Замість того щоб зосередитися на звичайних газах, таких як водяна пара або оксид вуглецю, вчені шукали молекули, що містять сірку. Сірка присутня тільки в твердих речовинах у протопланетному диску, де формуються планети. Якщо сірка є в атмосфері газового гіганта, то значить він утворився шляхом акреції ядра, пояснюють учені.

Під час спостережень астрономи виявили сірководень в атмосфері одного з газових гігантів, що є переконливим доказом того, що планета сформувалася шляхом утворення твердого ядра, а потім накопичення великої кількості газу. Такий хімічний склад важко пояснити, якби планета утворилася шляхом колапсу газової хмари.

Вчені також виявили, що планети в системі HR 8799 мають більше важких хімічних елементів, таких як вуглець і кисень, ніж їхня зірка, що підтверджує, що вони сформувалися саме як планети.

Астрономи кажуть, що було несподівано з'ясувати, що планети, які набагато більші за Юпітер, сформувалися так само, як і найбільша планета Сонячної системи.

Автори дослідження дійшли висновку, що акреція ядра може ефективно відбуватися, навіть якщо об'єкт має дуже велику масу і знаходиться далеко від своєї зірки. Якщо це підтвердиться в інших зоряних системах, це відкриття може змусити астрономів переосмислити, де і як проходить межа між гігантськими планетами і коричневими карликами.

Як уже писав Фокус, кільця Сатурна і його найбільший супутник виникли внаслідок космічної катастрофи, як з'ясували вчені.