Международная группа астрономов обнаружила одну из самых необычных планетных систем, известных на сегодняшний день. В её центре находится обычная звезда, вокруг которой обращаются две планеты. Однако внутри этой системы скрывается ещё один объект — коричневый карлик, чья необычная орбита, по современным представлениям, должна была помешать формированию этих планет.
Открытие заставляет пересмотреть некоторые модели образования планетных систем. Исследование показывает, что даже в условиях, которые долго считались неблагоприятными, природа способна создавать устойчивые и сложные конфигурации.
Что представляет собой открытая система
Центральной звездой системы является объект, получивший обозначение TOI-201. Вокруг неё обращаются две подтверждённые экзопланеты.
Первая — газовый гигант класса «тёплый Юпитер», совершающий полный оборот вокруг своей звезды примерно за 53 дня.
Вторая — более компактная суперземля, период обращения которой составляет около 5,8 суток.
Но главным объектом исследования стал вовсе не один из этих миров.
На значительно более удалённой орбите находится коричневый карлик TOI-201 c — массивное тело, занимающее промежуточное положение между планетами и настоящими звёздами. Его полный оборот вокруг центральной звезды занимает почти 2881 день, то есть около восьми земных лет. При этом орбита оказалась сильно вытянутой, из-за чего расстояние до звезды постоянно меняется.
Что такое коричневый карлик
Коричневые карлики часто называют «несостоявшимися звёздами».
Их масса слишком велика, чтобы считать их планетами, но недостаточна для запуска устойчивого термоядерного синтеза водорода, который делает обычные звёзды яркими источниками света.
Такие объекты способны недолгое время сжигать дейтерий, однако полноценной звездой не становятся.
Из-за относительно слабого собственного излучения обнаруживать их значительно труднее, чем обычные звёзды.
Несмотря на это, именно коричневые карлики помогают астрономам лучше понять границу между планетами и звёздами, а также процессы формирования различных космических объектов.
Почему система удивила учёных
Главная загадка заключается в расположении всех компонентов системы.
По существующим моделям, столь массивный объект на сильно вытянутой орбите должен был существенно нарушить структуру протопланетного диска — облака газа и пыли, из которого рождаются планеты.
Во время каждого сближения со звездой его гравитация должна была перемешивать вещество, создавать нестабильность и препятствовать формированию устойчивых орбит.
Однако две планеты всё же образовались.
Более того, их орбиты остаются хорошо организованными и согласованными с плоскостью движения коричневого карлика, что делает систему ещё более необычной.
Как могла сформироваться такая система
Исследователи считают, что необычная орбита коричневого карлика могла сыграть не только разрушительную, но и созидательную роль.
Во время своего движения он постепенно перераспределял вещество внутри протопланетного диска.
В результате значительная часть газа и пыли могла концентрироваться ближе к центральной звезде.
Именно в этой компактной внутренней области затем сформировались две известные сегодня планеты.
Подобный сценарий ранее практически не рассматривался как основной механизм формирования планетных систем.
Рекордная орбита
Обнаруженный коричневый карлик установил ещё один своеобразный рекорд.
Он стал самым долгопериодическим транзитным субзвёздным объектом, массу которого удалось надёжно определить с помощью нескольких независимых методов наблюдений.
Большинство транзитных экзопланет и коричневых карликов совершают оборот вокруг своих звёзд за считанные дни или недели.
В данном случае один полный оборот занимает почти восемь лет.
Именно поэтому обнаружить такой объект чрезвычайно сложно: вероятность наблюдать момент его прохождения по диску звезды крайне мала.
Как удалось сделать открытие
Первые данные были получены космическим телескопом TESS, который занимается поиском экзопланет методом транзитов.
Обычно телескоп фиксирует регулярные уменьшения яркости звезды, когда планета проходит между звездой и наблюдателем.
Однако в случае TOI-201 исследователи зарегистрировали лишь единственный транзит.
Подобные события называют монотранзитами.
Чтобы определить природу объекта, потребовалось объединить наблюдения TESS с измерениями лучевых скоростей, наземными телескопами и дополнительными методами анализа.
Именно сочетание нескольких независимых способов позволило восстановить параметры необычной системы и определить массу коричневого карлика.
Гравитация продолжает влиять на планеты
Даже сейчас массивный внешний объект продолжает оказывать заметное влияние на внутреннюю часть системы.
Особенно хорошо это проявляется у газового гиганта TOI-201 b.
Учёные обнаружили изменения времени прохождения планеты по диску звезды — так называемые вариации времени транзитов.
Подобные отклонения возникают, когда орбита испытывает дополнительное гравитационное воздействие со стороны других массивных тел.
В данном случае именно коричневый карлик оказывается главным источником этих возмущений.
Такие измерения позволяют значительно точнее определять параметры всей системы.
Почему открытие важно
Современные модели образования планет основаны на анализе тысяч известных экзопланетных систем.
Большинство из них укладываются в существующие представления.
Однако именно редкие исключения позволяют обнаружить слабые места теорий.
TOI-201 демонстрирует, что даже присутствие массивного коричневого карлика на вытянутой орбите не всегда препятствует рождению планет.
Это означает, что диапазон условий, при которых возможно формирование планетных систем, может быть значительно шире, чем предполагалось ранее.
Какие вопросы остаются открытыми
Исследование не даёт окончательного ответа на вопрос, как именно сформировалась эта система.
Учёным ещё предстоит выяснить:
- возник ли коричневый карлик одновременно со звездой;
- изменялась ли его орбита после формирования;
- какое влияние он оказал на распределение вещества в молодом диске;
- существовали ли дополнительные планеты, которые впоследствии были выброшены из системы.
Ответы на эти вопросы помогут лучше понять процессы формирования как необычных, так и вполне обычных планетных систем.
Исключения помогают совершенствовать теории
История астрономии неоднократно показывала, что именно самые необычные открытия становятся причиной пересмотра устоявшихся представлений. Система TOI-201 стала ещё одним примером того, как природа оказывается сложнее существующих моделей.
Обнаружение двух планет, сумевших сформироваться в условиях сильного гравитационного воздействия массивного коричневого карлика, говорит о том, что процесс рождения планет способен происходить по более разнообразным сценариям. По мере открытия новых экзопланетных систем астрономы смогут определить, является ли TOI-201 редким исключением или лишь первым известным представителем ранее неизвестного класса подобных объектов.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
Надеюсь, исследования подобных коричневых карликов помогут действительно понять этапы формирования систем.