В туманности Ориона обнаружены пары планет-изгоев

Благодаря новым наблюдениям космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) было обнаружено более 500 свободно плавающих объектов планетарной массы, блуждающих по туманности Ориона. Самое странное, что около 40 из этих вновь обнаруженных объектов в скоплении туманности Трапеция существуют в виде широких двойных пар, что противоречит представлениям о том, как формируются эти так называемые «планеты-изгои».

Свободно плавающие объекты планетарной массы, не вращающиеся вокруг звезды, и раньше обнаруживались в регионах звездообразования, но никогда в таких количествах, как наблюдатели JWST. Ближняя инфракрасная камера (НИРКам). Эти объекты видимы, потому что они еще молоды и светятся теплом своего образования. Со временем они остынут и исчезнут из поля зрения.

Есть две гипотезы о том, как образуются такие свободно плавающие планеты. Во-первых, они возникают, как звезды, коллапсируя и конденсируясь непосредственно из звездообразующего молекулярного облака. Во-вторых, они образуются в результате аккреции ядра на орбите вокруг молодых звезд, но позже их выбрасывают гравитационные приливные силы и резонансы.

Тайна ДжуМБО

Для большинства из 540 объектов планетарной массы, обнаруженных в туманности Ориона, «почти наверняка это будет комбинация обоих [процессов]», говорит он. Сэмюэл Пирсон, научный сотрудник Европейского космического агентства (ЕКА) и ведущий автор еще не рецензируемой книги препринт по новым наблюдениям.

Однако около 40 широких двоичных файлов (9% от общего числа) не вписываются в эту картину. Пирсон называет их JuMBO, что означает двойные объекты массы Юпитера, и они являются загадкой.

Основная проблема, объясняет Пирсон, — это масса JuMBO. Модели предсказывают, что минимальная масса, которая может образоваться непосредственно из молекулярного облака, в три раза больше, чем у Юпитера. Этот минимальный предел возникает потому, что меньшие объекты лучше сохраняют тепло, что предотвращает их дальнейшее сжатие. Поэтому можно было бы ожидать, что меньшие тела планетарной массы (включая самый маленький объект в наблюдениях JWST, масса которого составляет около 0.6 массы Юпитера) вместо этого сформировались в результате аккреции ядра – то есть снизу вверх, как Земля – и были выброшены. от системы их происхождения.

«Но теперь проблема в том, что мы находим их парами», — говорит Пирсон. Мир физики. «Как это происходит?»

Сценарии формирования планет

Пока что на столе есть два варианта. Во-первых, первоначальная функция масс, которая описывает распределение масс, с которыми рождаются звезды, распространяется на гораздо меньшие массы, чем кто-либо предполагал. Во-вторых, эти JuMBO каким-то образом выбрасываются из планетных систем.

Хотя не существует надежных моделей того, как может быть выброшена бинарная пара, одно из возможных объяснений исходит из Розальба Перна Университета Стоуни-Брук совместно с Йихан Ван и Чжаохуань Чжу из Университета Невады в Лас-Вегасе, оба в США. В отдельный препринтОни предлагают модель, в которой две планеты-гиганта, вращающиеся на большом расстоянии от своей звезды, могут быть выброшены, если им случится выровняться одновременно с тем, как система испытывает близкое столкновение с ближайшей звездой.

Перна и Ван отмечают, что в моделях формирования планет планеты-гиганты могут сливаться непосредственно из формирующего планеты диска на расстоянии более 50 астрономических единиц (то есть в 50 раз больше расстояния Земля-Солнце) от своей звезды.

«В нашем сценарии JuMBO предпочитают формироваться из планетных систем с двумя планетами-гигантами с близкими друг к другу большими полуосями», — рассказывают Ван и Перна. Мир физики. «Например, если планетная система широкая, наиболее вероятной конфигурацией будет планета-гигант на расстоянии около 100 а.е. и еще одна планета-гигант на расстоянии 70 а.е.».

Переход на новый домен

В бумаги опубликовано в 2022 году, Алекс Шольц из Университета Сент-Эндрюс, Великобритания, и его коллеги предсказали, что JWST сможет обнаружить значительное количество маломассивных планет-изгоев в молодых звездных скоплениях. Шольц говорит, что новые открытия в туманности Ориона подтверждают этот вывод.

«Эти недавно открытые объекты планетарной массы действительно интересны — их удивительно много, а большое количество двойных систем совершенно неожиданно», — говорит он. Мир физики. «Вот что происходит, когда вы входите в новую область: вы находите неожиданные вещи».

На данный момент основная задача — получить больше данных. Пирсон и его соавтор Марк МакКориан, старший советник ЕКА по науке и исследованиям, хочет еще раз взглянуть на JuMBO в будущем исследовании, на этот раз с использованием JWST. Спектрометр ближнего инфракрасного диапазона (НИРСпец). Эти наблюдения должны подтвердить, что они действительно имеют планетарную массу, предоставив подробную информацию об их температуре, поверхностной гравитации и составе атмосферы. Помимо этого, Пирсон и МакКогрин планируют искать объекты планетарной массы в молодом звездном скоплении NGC 2244, которое рождается из туманности Розетка и расположено на расстоянии 5 световых лет в созвездии Единорога. По словам Пирсона, звезды в NGC 000 упакованы менее плотно, чем звезды в Трапеции, а это означает, что возможности для звездных столкновений, срывающих планеты с их орбит, меньше.

Авантюра на десять миллиардов долларов: почему задержки JWST были благом для науки об экзопланетах

«Это гораздо менее вероятно произойдет в действительно редких регионах, поэтому, если мы внезапно перестанем видеть JuMBO, это станет явным свидетельством того, как они формируются», — объясняет он.

Хотя об этих необычных объектах планетарной массы известно мало, Пирсон говорит, что в нашей галактике Млечный Путь их может быть больше, чем звезд. Это поднимает вопросы о том, как их определить: это планеты, субкоричневые карлики или что-то еще? Учитывая, что границы между этими категориями уже размыты, это может не иметь значения, и Пирсон избегает подобных дискуссий.

«То, как мы пытаемся их определить, — отличный способ вызвать спор», — говорит он, смеясь.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/pairs-of-rogue-planets-found-wandering-in-the-orion-nebula/