Открытие планеты, слишком большой для Солнца, опровергает модели формирования Солнечной системы.

По мнению исследователей из Пенсильванского университета, открытие планеты, которая слишком массивна для своего Солнца, ставит под сомнение то, что ранее было известно о формировании планет и их солнечных систем.

В статье, опубликованной в журнале Science, исследователи сообщают об открытии планеты, более чем в 13 раз массивнее Земли, вращающейся вокруг «сверххолодной» звезды LHS 3154, которая сама по себе в девять раз менее массивна, чем Солнце. Соотношение масс вновь найденной планеты с ее родительской звездой более чем в 100 раз превышает соотношение масс Земли и Солнца.

Открытие показывает, что самая массивная известная планета находится на близкой орбите вокруг ультрахолодной звезды-карлика, наименее массивной и самой холодной звезды во Вселенной. Это открытие противоречит тому, что современные теории предсказывают для образования планет вокруг маленьких звезд, и знаменует собой первый случай, когда планета с такой большой массой была обнаружена на орбите звезды с такой малой массой .

«Это открытие действительно подчеркивает, насколько мало мы знаем о Вселенной», — сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии и астрофизики имени Верна М. Уилламана в Пенсильванском университете и соавтор статьи. «Мы не ожидали, что вокруг звезды с такой малой массой будет существовать такая тяжелая планета».

Он объяснил, что звезды образуются из больших облаков газа и пыли. После образования звезды газ и пыль остаются в виде дисков материала, вращающихся вокруг новорожденной звезды, которые в конечном итоге могут превратиться в планеты.

«Ожидается, что диск, образующий планету вокруг маломассивной звезды LHS 3154, не будет иметь достаточно твердой массы для создания этой планеты», — сказал Махадеван. «Но он существует, поэтому теперь нам нужно пересмотреть наше понимание того, как формируются планеты и звезды».

Исследователи обнаружили огромную планету под названием LHS 3154b, используя астрономический спектрограф, построенный в штате Пенсильвания группой ученых под руководством Махадевана. Инструмент, получивший название «Искатель планет обитаемой зоны» или HPF, был разработан для обнаружения планет, вращающихся вокруг самых холодных звезд за пределами нашей Солнечной системы, на поверхности которых потенциально может находиться жидкая вода — ключевой ингредиент жизни.

Хотя такие планеты очень трудно обнаружить вокруг таких звезд, как наше Солнце, низкая температура ультрахолодных звезд означает, что планеты, способные иметь жидкую воду на своей поверхности, находятся намного ближе к своей звезде по сравнению с Землей и Солнцем. Это более короткое расстояние между этими планетами и их звездами в сочетании с малой массой ультрахолодных звезд приводит к обнаружению сигнала, сообщающего о присутствии планеты, объяснил Махадеван.

«Думайте об этом так, как будто звезда — это костер. Чем больше огонь остывает, тем ближе вам нужно подойти к нему, чтобы согреться», — сказал Махадеван. «То же самое верно и для планет. Если звезда холоднее, то планете нужно будет находиться ближе к этой звезде, если она будет достаточно теплой, чтобы содержать жидкую воду. Если планета имеет достаточно близкую орбиту к своей ультрахолодной звезде , мы можем обнаружить это, наблюдая очень тонкое изменение цвета спектра или света звезды, когда ее притягивает вращающаяся по орбите планета».

HPF, расположенный на телескопе Хобби-Эберли в обсерватории Макдональд в Техасе, обеспечивает одни из самых точных на сегодняшний день измерений таких инфракрасных сигналов от близлежащих звезд.

«Открытие с помощью HPF было особенным, поскольку это новый инструмент, который мы спроектировали, разработали и построили с нуля с целью изучения неизведанного населения планет вокруг звезд с наименьшей массой», — сказал Гудмундур Стефанссон из НАСА. Саган — научный сотрудник по астрофизике Принстонского университета и ведущий автор статьи, который помогал в разработке HPF и работал над исследованием в качестве аспиранта в Пенсильванском университете.

«Теперь мы пожинаем плоды, изучая новые и неожиданные аспекты этой захватывающей популяции планет, вращающихся вокруг некоторых из самых близких звезд».

По словам Стефанссона , прибор уже дал важную информацию об открытии и подтверждении существования новых планет, но открытие планеты LHS 3154b превзошло все ожидания.

«Основываясь на текущих исследованиях с помощью HPF и других инструментов, объект, подобный тому, который мы обнаружили, вероятно, чрезвычайно редок, поэтому его обнаружение было действительно захватывающим», — сказала Меган Деламер, аспирантка астрономии в Пенсильванском университете и соавтор исследования. бумага. «Наши нынешние теории формирования планет не могут объяснить то, что мы видим».

В случае с массивной планетой, обнаруженной на орбите звезды LHS 3154, тяжелое планетарное ядро, предполагаемое измерениями команды, потребует большего количества твердого материала в формирующем планету диске, чем предсказывают текущие модели, объяснил Деламер.

Это открытие также поднимает вопросы о предшествующем понимании формирования звезд, поскольку масса пыли и соотношение пыли и газа в диске, окружающем звезды, такие как LHS 3154, когда они были молодыми и недавно сформировавшимися, должны были быть в 10 раз выше. чем то, что наблюдалось, чтобы сформировать планету столь же массивную, как та, которую открыла команда.

«То, что мы обнаружили, представляет собой экстремальную проверку для всех существующих теорий формирования планет», — сказал Махадеван. «Именно для этого мы создали HPF: выяснить, как наиболее распространенные звезды в нашей галактике образуют планеты, и найти эти планеты».