Как рождаются гигантские планеты больше Юпитера: астрономы нашли решение космической загадки

Газовые гиганты — это планеты похожие на Юпитер и Сатурн в Солнечной системе, которые можно найти по всей нашей галактике. Ученые выяснили, как именно создаются планеты, которые намного больше Юпитера.

Новые наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Уэбб, показывают даже чрезвычайно массивные газовые гиганты, ранее считавшиеся слишком большими, чтобы формироваться как обычные планеты, могут появиться с помощью одного и того же процесса. Этот открытие меняет подход ученых к пониманию того, что является массивными планетами, а что — коричневыми карликами. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy, пишет Space.

Газовые гиганты: что это?

Газовые гиганты представляют собой огромные планеты, состоящие в основном из гелия и водорода. Они имеют твердые ядра, но не имеют твердой поверхности. В нашей галактике Млечный Путь существует множество газовых гигантов, похожих на Юпитер, самую большую планету Солнечной системы. Но также есть много газовых гигантов, которые намного больше Юпитера.

Такие газовые гиганты находятся на границе между обычными планетами и коричневыми карликами. Это субзвездные объекты, в ядре которых происходит синтез дейтерия, а не водорода, как в звездах, за что их прозвали несостоявшимися звездами.

Загадка рождения огромных планет

В течение многих лет астрономы спорили о том, могут ли планеты, которые в несколько раз больше Юпитера образоваться путем аккреции ядра. Это медленный процесс, при котором твердый материал слипается в плотное ядро, которое затем притягивает огромное количество газа. Или же эти планеты образуются путем коллапса газовых облаков, окружающих звезду, и это похоже на то, как создаются звезды и коричневые карлики.

Изучение звезды HR 8799, похожей на Солнце, и ее планет, которая находится на расстоянии 133 световых лет от Земли, дало возможность решить давнюю космическую загадку.

Вокруг звезды HR 8799 вращается четыре газовых гиганта на расстоянии, которое в 15-70 раз превышает расстояние от Земли до Солнца. При этом эти планеты имеют массу, которая в 5-10 раз превышает массу Юпитера. Считалось, что такие планеты не могли появиться путем аккреции ядра, ведь они находятся далеко от своей звезды, где изначально не было много твердого материала. Итакой процесс не должен позволить вырасти этим планетам до такого огромного размера.

Как формируются гигантские планеты больше Юпитера: есть ответ

Чтобы выяснить, как образовались эти газовые гиганты, астрономы использовали телескоп Уэбб для анализа химического состава атмосфер планет. Вместо того чтобы сосредоточиться на обычных газах, таких как водяной пар или оксид углерода, ученые искали содержащие серу молекулы. Сера присутствует только в твердых веществах в протопланетном диске, где формируются планеты. Если сера есть в атмосфере газового гиганта, то значит он образовался путем аккреции ядра, объясняют ученые.

Во время наблюдений астрономы обнаружили сероводород в атмосфере одного из газовых гигантов, что является убедительным доказательством того, что планета сформировалась путем образования твердого ядра, а затем накопления большого количества газа. Такой химический состав трудно объяснить, если бы планета образовалась путем коллапса газового облака.

Ученые также обнаружили, что планеты в системе HR 8799 имеют больше тяжелых химических элементов, таких как углерод и кислород, чем их звезда, что подтверждает, что они сформировались именно как планеты.

Астрономы говорят, что было неожиданно выяснить, что планеты, которые намного больше Юпитера, сформировались так же, как и самая большая планета Солнечной системы.

Авторы исследования пришли к выводу, что аккреция ядра может эффективно происходить даже если объект имеет очень большую массу и находится далеко от своей звезды. Если это подтвердится в других звездных системах, это открытие может заставить астрономов переосмыслить, где и как проходит граница между гигантскими планетами и коричневыми карликами.