Система ‘inside-out’ меняет представления о формировании новых миров

Неожиданные открытия в системе LHS 1903

Астрономы долгое время считали, что солнечные системы следуют простому паттерну, который отражает устройство нашей: небольшие каменистые планеты вращаются вокруг звезды, в то время как крупные газовые гиганты находятся на более удалённых орбитах. На протяжении многих лет наблюдения отдалённых планетарных систем подтвердили эту гипотезу, и было установлено, что каменистые планеты образуются ближе к звезде, а газовые гиганты формируются дальше, где условия более холодные.

Однако недавние исследования системы звёзд LHS 1903, проведённые с помощью спутника Европейского космического агентства (ЕКА) CHaracterising ExOPlanet Satellite (Cheops), могут опровергнуть это предположение. Это маленькая, тёплая красная звезда, излучающая значительно меньше света, чем Солнце. Группа учёных, возглавляемая Томасом Уилсоном из Университета Уорвика, объединила данные с нескольких телескопов на Земле и в космосе для изучения планет, вращающихся вокруг LHS 1903.

Исходно были идентифицированы три планеты: каменистая планета, находящаяся ближе всего к звезде, и две газовые планеты. На этом этапе исследователи считали, что всё выглядит вполне предсказуемо. Однако, при более детальном анализе данных Cheops команда обнаружила четвёртую планету, находящуюся на самом дальнем орбитальном расстоянии от звезды, и, вопреки ожиданиям, она оказалась также каменистой. «Таким образом, мы имеем систему с внутренней структурой, где порядок планет — каменистая-газовая-газовая и снова каменистая», — комментирует Уилсон.

Согласно текущим теориям, интенсивное излучение вблизи звезды сносит газ, оставляя после себя маленькие каменистые планеты. Более удалённые области, наоборот, обеспечивают более низкие температуры, способствующие накоплению газа, что в свою очередь формирует густые атмосферы вокруг крупных планет. Максимилиан Гюнтер, научный сотрудник проекта Cheops в ЕКА, подчеркивает, что данное открытие демонстрирует, насколько много остается неизвестного в астрономии. «Многое о том, как планеты формируются и развиваются, до сих пор окутано тайной. Нахождение таких зацепок, как это открытие, является именно тем, для чего был создан Cheops», — утверждает он.

Учёные отнеслись к этой находке с осторожностью, не спешая опровергать устоявшиеся теории на основании одного примера. Они рассматривали альтернативные объяснения, такие как возможность того, что внешняя планета когда-то имела атмосферу, которая была разрушена в результате сильного удара, или же что планеты могли поменяться орбитами за время своего существования. Однако их симуляции исключили и эти сценарии.

Вместо этого результаты исследования свидетельствуют о том, что планеты могли формироваться последовательно. В большинстве моделей планеты образуются одновременно из диска газа и пыли, окружавшего молодую звезду. Исследователи предполагают, что LHS 1903 могла производить свои планеты поочерёдно. Эта идея, известная как формирование планет изнутри наружу, была предложена около десяти лет назад, но до сих пор не имела убедительных наблюдательных доказательств.

«К моменту образования этой удалённой планеты система, возможно, уже исчерпала запасы газа, который считается необходимым для формирования планет. Тем не менее, вот она — малый каменистый мир, не соответствующий ожиданиям. Это, похоже, первое свидетельство планеты, сформированной в условиях нехватки газа», — отмечает Уилсон.

Данное открытие ставит более широкий вопрос о том, насколько типичной является наша собственная Солнечная система. «Исторически наши теории о формировании планет основываются на том, что мы видим и знаем о нашей Sолнечной системе», — говорит Исабель Ребольидо, научный сотрудник ESA. «По мере того как мы открываем всё больше различных экзопланетных систем, мы начинаем пересматривать эти теории».

С ростом мощностей телескопов астрономы раскрывают всё большее разнообразие планетарных систем, многие из которых оказываются гораздо более странными, чем когда-либо предполагалось. Каждое новое открытие добавляет штрихи к картине формирования планет — и заставляет учёных переосмысливать, является ли аккуратный порядок, запомнённый школьниками, правилом или исключением.