Пари планет-шахраїв знайшли блукаючими в туманності Оріона – Physics World

Завдяки новим спостереженням космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) було виявлено понад 500 вільно плаваючих об’єктів планетарної маси, що блукають крізь туманність Оріона. Найбільш дивним є те, що близько 40 із цих новознайдених об’єктів у Трапецієвому скупченні туманності існують у широких подвійних парах, що суперечить очікуванням щодо формування цих так званих «планет-ізгоїв».

Вільно плаваючі об’єкти планетарної маси, які не обертаються навколо зірки, були виявлені в регіонах зореутворення раніше, але ніколи не в такій кількості, яку бачив JWST Камера ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam). Ці об’єкти видно, тому що вони ще молоді й світяться теплом свого формування. З часом вони охолонуть і зникнуть з поля зору.

Існує дві гіпотези того, як утворюються такі вільно плаваючі планети. Одна полягає в тому, що вони виникають як зірки, колапсуючи та конденсуючись безпосередньо з молекулярної хмари, що утворює зірки. Інша полягає в тому, що вони утворюються через акрецію ядра на орбіті навколо молодих зірок, щоб пізніше бути викинутими гравітаційними приливними силами та резонансами.

Таємниця JuMBO

Для більшості з 540 об’єктів планетарної маси, знайдених у Туманності Оріона, «це майже напевно буде поєднанням обох [процесів]», каже Семюель Пірсон, науковий співробітник Європейського космічного агентства (ESA) і провідний автор ще не рецензованої попередній друк на нові спостереження.

Однак приблизно 40 двійкових файлів – 9% від загальної кількості – не відповідають цій картині. Пірсон називає їх JuMBO, що означає подвійні об’єкти маси Юпітера, і вони є загадкою.

Головною проблемою, пояснює Пірсон, є маса JuMBO. Моделі передбачають, що мінімальна маса, яка може утворитися безпосередньо з молекулярної хмари, втричі перевищує масу Юпітера. Це мінімальне обмеження виникає тому, що менші об’єкти краще зберігають тепло, що запобігає їх подальшому скороченню. Тому можна очікувати, що тіла меншої планетарної маси (включно з найменшим об’єктом за спостереженнями JWST, який становить приблизно 0.6 маси Юпітера) натомість утворилися через аккрецію ядра – тобто знизу вгору, як Земля – і були викинуті. від системи їхнього походження.

«Але тепер проблема полягає в тому, що ми знаходимо їх парами», — розповідає Пірсон Світ фізики. «Як це відбувається?»

Сценарії формування планет

Поки що на столі два варіанти. Одна полягає в тому, що початкова функція маси, яка описує розподіл мас, з якими народжуються зірки, поширюється на набагато менші маси, ніж хтось уявляв. Інша полягає в тому, що ці JuMBO якимось чином викидаються з планетних систем.

Хоча немає чітких моделей того, як двійкова пара може бути викинута, одне з можливих пояснень походить від Розальба Перна Університету Стоуні Брук разом з Іхан Ван та Чжаохуань Чжу Університету Невади в Лас-Вегасі, обидва в США. в окремий принт, вони пропонують модель, згідно з якою обидві гігантські планети, що обертаються на великій відстані від своєї зірки, можуть бути викинуті, якщо вони вийдуть на одну лінію в той самий час, коли система зазнає близького зіткнення з сусідньою зіркою.

Перна і Ван відзначають, що в моделях утворення планет планети-гіганти можуть об’єднуватися безпосередньо з планетоутворюючого диска на відстані понад 50 астрономічних одиниць (тобто в 50 разів більше відстані Земля-Сонце) від своєї зірки.

«У нашому сценарії JuMBO вважають за краще формуватися з планетних систем з двома гігантськими планетами з великими напіввісями, розташованими близько одна до одної», — кажуть Ван і Перна. Світ фізики. «Наприклад, якщо планетна система широка, то найбільш ймовірною конфігурацією є планета-гігант на відстані ~100 астрономічних одиниць і ще одна планета-гігант на відстані 70 астрономічних одиниць».

Перехід до нового домену

В папір опубліковано в 2022 році, Алекс Шольц з Університету Сент-Ендрюса, Великобританія, та його колеги передбачили, що JWST зможе виявити значну кількість планет-ізгоїв із малою масою в молодих зоряних скупченнях. Шольц каже, що нові відкриття в Туманності Оріона підтверджують цей висновок.

«Ці нещодавно відкриті об’єкти планетарної маси справді захоплюючі – їх напрочуд багато, а велика кількість подвійних систем є абсолютно несподіваною», – каже він. Світ фізики. «Ось що відбувається, коли ви переходите в новий домен: ви знаходите несподівані речі».

Наразі завдання полягає в тому, щоб отримати більше даних. Пірсон та його співавтор Марк Маккогрін, який є старшим радником ESA з науки та досліджень, хочуть ще раз поглянути на JuMBO в майбутньому дослідженні, цього разу з використанням JWST Спектрометр ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec). Ці спостереження повинні підтвердити, що вони дійсно мають планетарну масу, надаючи подробиці про їхню температуру, поверхневу гравітацію та склад атмосфери. Крім того, Пірсон і МакКогрін планують шукати об’єкти планетарної маси в молодому зоряному скупченні NGC 2244, яке народжується з туманності Розетка і розташоване на відстані 5 світлових років від нас у сузір’ї Єдинорога. Зірки в NGC 000 розташовані менш щільно, ніж у Трапеції, каже Пірсон, а це означає, що можливості для зіткнень із зірками, які зривають планети з їхніх орбіт, менші.

Гра в десять мільярдів доларів: чому затримки JWST були благом для науки про екзопланети

«У дуже рідкісних регіонах таке трапляється набагато рідше, тому, якщо ми раптом перестанемо бачити JuMBO, це буде непомітно для того, як вони утворюються», — пояснює він.

Хоча про ці об’єкти планетарної маси мало що відомо, Пірсон каже, що в нашій власній галактиці Чумацький Шлях їх може бути більше, ніж зірок. Це викликає питання про те, як їх визначити: це планети, субкоричневі карлики чи щось інше? Враховуючи вже розмиті межі між цими категоріями, це може не мати значення, і Пірсон уникає таких дискусій.

«Те, як ми намагаємося їх визначити, — це чудовий спосіб викликати суперечку», — каже він, сміючись.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/pairs-of-rogue-planets-found-wandering-in-the-orion-nebula/