Новое исследование, проведенное в Университете Сент-Эндрюс, показало, что гигантские свободно плавающие планеты способны образовывать собственные миниатюрные планетные системы без необходимости присутствия звезды.

В результатах, опубликованных на сервере препринтов arXiv, исследователи, используя наблюдения космического телескопа имени Джеймса Уэбба (JWST), исследовали молодые изолированные объекты с массами в 5–10 раз больше массы Юпитера. Эти объекты по своим свойствам сопоставимы с планетами-гигантами, но, в отличие от планет-гигантов, они не вращаются по орбите вокруг звезды, а свободно парят в космосе.

Свободно парящие планеты сложно наблюдать, поскольку они очень тусклые и излучают преимущественно в инфракрасном диапазоне. Тем не менее, они являются ключом к важным вопросам астрофизики. Современные исследования показывают, что это объекты с наименьшей массой, образовавшиеся подобно звёздам в результате коллапса гигантских газовых облаков.

В отличие от звёзд, они не накапливают достаточно массы для запуска термоядерных реакций в своих ядрах. Теоретически также возможно, что некоторые из них формируются подобно планетам, вращаясь по орбите вокруг звезды, а затем выбрасываются из своих планетарных колыбелей.

Исследователи из Школы физики и астрономии совместно с соавторами из США, Италии, Ирландии, Англии и Португалии наблюдали восемь таких объектов, все очень молодых, чтобы узнать больше об их развитии. Они использовали два инструмента на борту космического телескопа имени Джеймса Уэбба, крупнейшего из когда-либо созданных космических телескопов, оснащенного чрезвычайно чувствительными инфракрасными приборами. Были проанализированы подробные спектроскопические наблюдения этих объектов с беспрецедентным спектральным покрытием и чувствительностью, проведенные с августа по октябрь 2024 года.

Новая работа детально характеризует эти объекты и подтверждает, что их масса примерно равна массе Юпитера. У шести из них наблюдается избыточное излучение в инфракрасном диапазоне, вызванное тёплой пылью в непосредственной близости от них. Это характерный признак дисков — уплощённых структур, являющихся местами рождения планет.

Наблюдения также показывают излучение силикатных зёрен в дисках, с явными признаками роста и кристаллизации пыли — типичных первых этапов формирования каменистых планет. Силикатное излучение ранее уже наблюдалось у звёзд и коричневых карликов , но это первое его обнаружение у объектов планетарной массы. Данная работа основана на ранее опубликованной статье Университета Сент-Эндрюса, показывающей, что диски вокруг свободно плавающих объектов планетарной массы могут существовать несколько миллионов лет, чего вполне достаточно для формирования планет.

Доктор Алекс Шольц, главный исследователь проекта, заявил: «В совокупности эти исследования показывают, что объекты с массами, сравнимыми с массами планет-гигантов, потенциально способны образовывать собственные миниатюрные планетные системы. Эти системы могут быть похожи на Солнечную систему, только уменьшены в 100 раз или более по массе и размеру. Пока неизвестно, существуют ли такие системы на самом деле».

Ведущий автор исследования, доктор Белинда Дамиан из Университета Сент-Эндрюс, отметила: «Эти открытия показывают, что строительные блоки для формирования планет можно найти даже вокруг объектов, которые лишь немногим крупнее Юпитера и дрейфуют в одиночку в космосе. Это означает, что формирование планетных систем не является исключительным явлением для звёзд, но может происходить и вокруг одиноких беззвёздных миров».