Самая молодая протопланета сформировалась очень необычным способом

Протопланетный диск представляет собой вращающееся вокруг молодой звезды облако плотного газа, в которым происходит формирование планет. Возраст звезды AB Возничего, которую наблюдал космический телескоп NASA Hubble, — всего около двух миллионов лет. Примерно столько же было Солнечной системе, когда в ней образовались планеты. На снимках диска звезды ученые обнаружили самую молодую из известных протопланет, получившую название AB Aurigae b. Открытием стало и то, что этот газовый гигант сформировался необычным для подобных планет способом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Согласно наиболее популярной гипотезе, газовые гиганты формируются в процессе «аккреции ядра». Сначала частицы материала сталкиваются и слипаются в протопланетном диске, образуя каменное ядро, которое затем медленно накапливает газ из окружающего диска. Хотя эта модель хорошо работает для планет Солнечной системы, с ее помощью сложно объяснить появление газовых гигантов, вращающихся на огромном расстоянии от своих звезд. Другая гипотеза, которая до этого момента не получала подтверждения в наблюдениях, объясняет формирование газовых гигантов «нестабильностью протопланетного диска». Согласно ей, по мере охлаждения диска гравитация заставляет его быстро распадаться, а вещество — образовывать объекты планетарной массы.

Ученые сопоставляли данные спектрографов и камер ближнего инфракрасного диапазона, установленных на Hubble, с наблюдениями инструмента для визуализации планет SCExAO на 8,2-метровом японском телескопе Subaru в Обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи). Получить подробные изображения позволило и то, что протопланетный диск AB Возничего практически полностью развернут к Земле.

AB Aurigae b примерно в девять раз массивнее Юпитера и вращается вокруг своей звезды на расстоянии 13,8 миллиарда километров. Это более чем в два раза превосходит расстояние от Плутона до Солнца. На такой дистанции потребовалось бы очень много времени, чтобы столь огромная планета сформировалась путем аккреции ядра. Поэтому ученые пришли к выводу, что AB Aurigae b образовалась в результате нестабильности диска. Гипотезу подтвердило то, что форма близлежащих спиральных структур газа соответствует моделям, в которых планета формируется в результате гравитационного коллапса окружающего вещества.

Открытие позволяет объяснить образование многих отдаленных газовых экзопланет. Кроме того, понимание формирования планет, подобных Юпитеру, поможет узнать больше об истории Солнечной системы. Результаты работы прокладывают путь для будущих исследований химического состава протопланетных дисков, которые в том числе будет проводить недавно запущенный телескоп Джеймса Уэбба.