Открытие планеты, слишком большой для своей звезды, опровергает модели формирования планетных систем

По мнению исследователей, открытие планеты, которая слишком массивна для своей звезды, ставит под сомнение то, что ранее было известно о формировании звезд и их планетных систем.

В статье, опубликованной в журнале Science, астрономы 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 больше соотношения масс Земли и Солнца.

Открытие показывает, что самая массивная известная планета находится на близкой орбите возле ультрахолодной звезды-карлика, наименее массивного и самого холодного типа звезд во Вселенной. Это открытие противоречит тому, что современные теории предсказывают по части 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 в Пенсильванском университете и соавтор статьи. «Мы не ожидали, что возле 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 диска материала, вращающегося вокруг новорожденной звезды, который в конечном итоге может превратиться в планеты.

«Ожидается, что диск, образующий планету вокруг маломассивной звезды LHS 3154, не будет иметь достаточной массы для создания этой планеты», — сказал Суврат Махадеван. «Но она 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. 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 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.

Меньшее расстояние между этими планетами и их звездами в сочетании с малой массой ультрахолодных звезд приводит к обнаружению сигнала, сообщающего о присутствии планеты.

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

По словам ученых, 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», — говорят исследователи. «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 потребует большего количества твердого материала в формирующем планету диске, чем предсказывают текущие модели.

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 открыли ученые.

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

Исследование было опубликовано в журнале Science.