Астрономы продолжают изучать одну из самых интересных молодых планетных систем поблизости от Земли — систему звезды TWA 7. Новые исследования показывают, что в ней может скрываться ещё одна планета, пока не обнаруженная напрямую. На её существование указывают особенности структуры окружающего звезду пылевого диска.
Учёные проанализировали наблюдения космического телескопа JWST и наземных обсерваторий и попытались объяснить необычную форму диска. Результаты моделирования показали: наблюдаемая картина лучше всего объясняется влиянием не одной, а как минимум двух планет.
Молодая звезда с необычным диском
Звезда TWA 7 находится примерно в 34 световых годах от Земли и относится к красным карликам. Её масса составляет около половины массы Солнца, а возраст — всего около 10 миллионов лет. По космическим меркам это очень молодая система, где процессы формирования планет ещё сравнительно недавно завершились.
Вокруг звезды обнаружен так называемый диск обломков — огромное кольцо из пыли и небольших тел, оставшихся после формирования планет. Такие диски считаются «археологическими следами» рождения планетных систем. Их структура может многое рассказать о том, какие планеты там существуют и как они взаимодействуют.
Наблюдения показали, что диск TWA 7 имеет сложную структуру. В нём выделяются несколько поясов на расстояниях примерно 7, 25 и 52 астрономические единицы от звезды. Кроме того, астрономы заметили асимметричные области и плотные скопления пыли.
Уже найденная планета
Недавно в системе была напрямую обнаружена планета — TWA 7 b. Её заметили при помощи инфракрасных инструментов космического телескопа JWST. Планета находится на расстоянии около 52 астрономических единиц от звезды — дальше, чем Плутон от Солнца.
По оценкам, её масса составляет примерно треть массы Юпитера. Она расположена внутри разреженной области диска и, вероятно, влияет на распределение окружающего вещества.
Однако вскоре выяснилось, что одной этой планеты недостаточно, чтобы объяснить все особенности диска.
Подкова из пыли
Особый интерес исследователей вызвала структура, напоминающая подкову. Она может быть связана с так называемыми коорбитальными объектами — телами, движущимися по той же орбите, что и планета.
Подобные конфигурации известны и в Солнечной системе. Например, у Юпитера есть целые «рои» троянских астероидов, которые находятся рядом с его орбитой.
Моделирование показало, что подобная подковообразная структура может существовать лишь в том случае, если орбита планеты TWA 7 b почти круговая. Если её орбита была бы заметно вытянутой, такие объекты быстро потеряли бы устойчивость.
По расчётам исследователей, эксцентриситет орбиты этой планеты должен быть меньше примерно 0,05.
Следы ещё одной планеты
Самая интригующая особенность системы — чётко очерченная внутренняя граница диска на расстоянии около 23 астрономических единиц от звезды.
Планета TWA 7 b находится слишком далеко, чтобы сформировать такую границу своим гравитационным влиянием. Поэтому астрономы предположили существование ещё одной планеты — более близкой к звезде.
Компьютерные модели показали, что такую структуру мог бы создать объект с массой меньше массы Юпитера, расположенный между 13 и 23 астрономическими единицами от звезды. Его гравитация постепенно «вычищала» бы область рядом с диском, формируя резкую границу.
При этом новая планета должна двигаться по почти круговой орбите. Если бы её орбита была слишком вытянутой, она передавала бы возмущения внешней планете и разрушала бы коорбитальную структуру вокруг неё.
Тихая и стабильная система
В итоге исследователи пришли к выводу, что вся система TWA 7, вероятно, находится в состоянии динамического равновесия. Планеты и диск движутся почти в одной плоскости и по орбитам с малой вытянутостью.
Такая «спокойная» конфигурация делает систему особенно интересной для учёных. Она позволяет изучать ранние этапы формирования планет и их взаимодействия с остатками протопланетного диска.
Если существование второй планеты подтвердится будущими наблюдениями, система TWA 7 станет редким примером молодой планетной системы, где можно увидеть, как формируется сложная архитектура из нескольких планет и пылевых поясов.
А главное — она покажет, насколько много информации о невидимых мирах можно получить, просто внимательно изучая форму окружающего их космического «мусора».
Источники:
Статья создана по материалам работы на arXiv.org
