Астрономы обнаружили гигантские планеты возле молодой звезды

Астрономы обнаружили молодую звезду с четырьмя планетами размером с Юпитер и Сатурн на орбите вокруг нее. Это случилось впервые, когда так много массивных планет было обнаружено в такой молодой системе.

Система также установила новый рекорд для самого экстремального диапазона наблюдаемых орбит: самая дальняя планета находится более чем в тысячу раз дальше от звезды, чем самая ближняя, что вызывает интересные вопросы о том, как такая система могла бы сформироваться.

Звезде всего два миллиона лет — она «малыш» в астрономическом смысле и она окружена огромным диском пыли и льда. Этот диск, известный как протопланетный диск, из которого формируются планеты, их спутники, астероиды и другие астрономические объекты.

Ранее было известно, что звездная система содержит так называемый горячий Юпитер — массивную планету, вращающуюся очень близко к ее родительской звезде, причем впервые он был обнаружен рядом с такой молодой звездой. Хотя горячие Юпитеры были первым типом экзопланет, которые были обнаружены, их существование уже давно озадачивало астрономов и возникал вопрос — как такие планеты могли сформироваться так близко от родительской звезды?

Теперь команда исследователей использовала телескоп ALMA для поиска планетарных «братьев и сестер» этого горячего Юпитера. Они выявили три отчетливых промежутка на диске, которые, согласно теоретическому моделированию, были, скорее всего, вызваны тремя дополнительными планетами — газовыми гигантами, также вращающимися вокруг молодой звезды.

Звезда, CI Tau, расположена на расстоянии около 450 световых лет от Земли. Ее четыре планеты сильно различаются по своим орбитам: ближайший (горячий Юпитер) находится в пределах орбиты, эквивалентной орбите Меркурия, в то время как самые дальние орбиты на расстоянии более чем в три раза дальше, чем у Нептуна. Две внешние планеты имеют массу Сатурна, в то время как две внутренние планеты, соответственно, 1 и 10 масс Юпитера.

Открытие вызывает много вопросов у астрономов. Около 1% звезд содержат горячие Юпитеры, но большинство известных горячих Юпитеров в сотни раз старше CI Tau. «В настоящее время невозможно сказать, является ли экстремальная планетная архитектура, наблюдаемая в CI Tau, общей в системах горячего Юпитера, потому что способ обнаружения этих родственных планет, через их влияние на протопланетный диск, не будет работать в более старых системах, которые больше не имеют протопланетного диска», — сказал профессор Кэти Кларк из Кембриджского института астрономии, автор исследования.

По мнению ученых, также неясно, сыграли ли родственные планеты какую-то роль в продвижении самой внутренней планеты на ее ультра-близкую орбиту к звезде и является ли это механизмом, который работает при создании горячих Юпитеров в целом. И еще одна загадка — как вообще образовались две внешние планеты.

Перед астрономами стоит задача изучить эту загадочную систему на нескольких длинах волн, чтобы получить больше информации о свойствах диска и планет. В то же время, ALMA (Atacama Large Millimeter Array) скорее всего, преподнесет дальнейшие сюрпризы в других системах, и пересмотрит нашу картину того, как планетные системы формируются.

C. J. Clarke et al. High-resolution Millimeter Imaging of the CI Tau Protoplanetary Disk: A Massive Ensemble of Protoplanets from 0.1 to 100 au, The Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/2041-8213/aae36b