За последние три десятилетия астрономы открыли уже несколько тысяч экзопланет. Благодаря этим открытиям стало ясно, что наша Солнечная система далеко не является типичной. Среди известных планетных систем встречаются горячие газовые гиганты, обращающиеся почти вплотную к своим звёздам, планеты на сильно вытянутых орбитах и даже миры, движущиеся вокруг сразу двух звёзд.
Однако недавно исследователи обнаружили систему, которая выделяется даже на этом необычном фоне. Наблюдения показали, что вокруг звезды TOI-201 существует крайне необычная конфигурация из двух планет и массивного коричневого карлика. Такое сочетание объектов оказалось настолько неожиданным, что существующие модели формирования планет пока не могут полностью объяснить его происхождение. Новая работа позволяет по-новому взглянуть на процессы, происходившие в молодых планетных системах миллиарды лет назад.
Что обнаружили астрономы
В центре системы находится звезда, немного превосходящая Солнце по массе и размерам.
Вокруг неё обращаются три крупных объекта.
Самый внутренний представляет собой каменистую суперземлю, масса которой примерно в шесть раз превышает массу нашей планеты. Один оборот вокруг звезды она совершает всего за 5,8 суток.
Вторая планета — газовый гигант, масса которого составляет около половины массы Юпитера. Её орбитальный период равен 53 дням.
Но самым необычным объектом оказался внешний спутник системы — коричневый карлик TOI-201 c. Его масса примерно в 16 раз превышает массу Юпитера, а полный оборот вокруг звезды занимает почти восемь земных лет.
Что такое коричневый карлик
Коричневые карлики занимают промежуточное положение между планетами и настоящими звёздами.
Их масса слишком велика, чтобы считать их обычными планетами, но недостаточна для запуска устойчивых термоядерных реакций водорода, которые питают звёзды.
Поэтому их иногда называют «несостоявшимися звёздами».
Хотя такие объекты известны астрономам уже давно, обнаружить их внутри планетных систем удаётся сравнительно редко.
Именно поэтому система TOI-201 сразу привлекла внимание исследователей.
Почему эта система считается необычной
Главная загадка заключается не только в присутствии коричневого карлика.
Его орбита имеет очень большую вытянутость. Вместо почти кругового движения, характерного для большинства крупных объектов, TOI-201 c движется по сильно эллиптической траектории.
Кроме того, плоскость его орбиты совпадает с орбитами двух внутренних планет.
На первый взгляд это кажется обычным обстоятельством. Однако при столь массивном объекте ожидалось совсем другое развитие событий.
Гравитационное воздействие коричневого карлика должно было серьёзно нарушить структуру протопланетного диска, из которого формировались планеты. В таком случае образование компактной системы внутренних миров становилось бы крайне маловероятным.
Планеты появились там, где это казалось почти невозможным
По современным моделям формирования планет молодую звезду окружает диск из газа и пыли.
Именно из этого вещества постепенно возникают планетезимали, затем зародыши планет, а позже и полноценные планеты.
Если в такой системе присутствует очень массивный объект, его гравитация может создавать сильные возмущения.
Она изменяет распределение вещества, нарушает орбиты мелких тел и даже препятствует дальнейшему росту планет.
В случае TOI-201 учёные ожидали увидеть совершенно иную архитектуру системы.
Однако две внутренние планеты не только существуют, но и движутся по устойчивым орбитам.
Это означает, что процесс формирования оказался значительно сложнее, чем предполагалось ранее.
Возможное объяснение
Авторы исследования предполагают, что именно необычная орбита коричневого карлика могла сыграть неожиданную роль.
Во время движения по сильно вытянутой траектории его влияние распределялось неравномерно.
Это могло привести к тому, что вещество протопланетного диска постепенно концентрировалось ближе к звезде.
В результате именно внутренняя область диска стала наиболее благоприятным местом для формирования планет.
Такая картина отличается от традиционных моделей, но хорошо согласуется с наблюдаемым строением системы.
Пока эта гипотеза требует дальнейшей проверки, однако она предлагает новое объяснение тому, каким образом столь необычная конфигурация могла сохраниться до наших дней.
Орбиты продолжают изменяться прямо сейчас
Одной из самых интересных особенностей TOI-201 стало то, что её динамика меняется буквально на глазах астрономов.
Обычно эволюция планетных систем происходит настолько медленно, что изменения становятся заметны лишь за миллионы или даже миллиарды лет.
Однако в данном случае массивный коричневый карлик оказывает настолько сильное гравитационное воздействие, что учёные уже фиксируют изменения времени прохождения одной из планет перед диском звезды.
Такие отклонения позволяют с высокой точностью определять массу объектов и восстанавливать их взаимное влияние. Подобные системы представляют огромную ценность для проверки теоретических моделей небесной механики.
Как удалось обнаружить необычную систему
Первым систему заметил космический телескоп TESS, предназначенный для поиска экзопланет методом транзитов.
Особый интерес вызвало редкое одиночное прохождение внешнего объекта перед звездой.
После этого к наблюдениям подключились наземные обсерватории.
Комбинация данных о транзитах и измерений лучевой скорости звезды позволила определить массы всех трёх объектов и восстановить их орбиты.
Именно совместный анализ различных методов наблюдений позволил раскрыть истинную структуру этой необычной системы.
Почему открытие важно
Большинство известных планетных систем имеют сравнительно простую структуру.
Новая находка показывает, что природа способна создавать значительно более сложные конфигурации.
Каждая подобная система становится своеобразной лабораторией, позволяющей проверить современные модели формирования планет.
Если существующие теории не способны объяснить подобные объекты, значит они требуют уточнения.
Это особенно важно сегодня, когда количество известных экзопланет стремительно растёт, а среди них обнаруживается всё больше миров, не похожих ни на Землю, ни на другие планеты Солнечной системы.
Вселенная продолжает удивлять
Открытие системы TOI-201 ещё раз демонстрирует, насколько разнообразными могут быть планетные системы. Наличие двух планет внутри орбиты массивного коричневого карлика с сильно вытянутой траекторией оказалось крайне неожиданным и заставило исследователей пересмотреть некоторые представления о ранних этапах формирования планет.
Пока учёные не располагают окончательным объяснением происхождения этой необычной конфигурации. Однако дальнейшие наблюдения помогут понять, насколько подобные системы распространены во Вселенной и какую роль коричневые карлики могут играть в рождении планет. Каждый такой объект становится важной частью общей картины эволюции планетных систем и позволяет лучше понять процессы, благодаря которым когда-то сформировалась и наша собственная Солнечная система.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
Мы слишком мало знаем о вселенной дабы говорить об необычности процессов. А уж экзопланеты это лишь гипотезы без реальной практике в космосе.