Опровергнута популярная теория формирования планет

Новое исследование, проведенное междисциплинарной командой ученых, опровергло популярную теорию формирования планет. Оно показало, что вопреки устоявшемуся мнению маленькие звезды могут содержать в своих системах планеты-гиганты типа Юпитера.

Исследование было принято к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а коротко о нем рассказывает Phys.org. Согласно общепринятой теории, газовые гиганты, как и другие планеты, формируются из дисков вещества, окружающих молодые звезды. Сначала образуется ядро из горных пород и льда.

Когда ядро становится большим и достигает массы примерно в 15-20 раз больше массы Земли, оно начинает притягивать к себе внешний слой газа. Предыдущие исследования показали, что формировать подобные планеты могут только звезды с массой, сопоставимой с массой нашего Солнца. Считалось, что у звезд с маленькой массой и протопланетные диски являются маленькими, поэтому содержащегося в них материала недостаточно для формирования гигантских планет.

Однако в новом исследовании устоявшиеся представления о процессе формирования планет опровергаются, причем сделано это было экспериментально. Ученые изучили 91 306 маломассивных звезд, используя данные космического аппарата Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Он предназначен для поиска экзопланет транзитным методом.

В 15 случаях данные наблюдений указали на то, что свет звезды от наблюдателя может периодически перекрываться проходящей перед ней планетой, соответствующей характеристикам газового гиганта. Дальнейшие наблюдения с использованием независимых методов подтвердили существование пяти из 15 потенциальных планет-гигантов. В рамках нового исследования ученые установили, что одна из этих планет вращается вокруг звезды, масса которой составляет пятую часть массы Солнца. Согласно общепринятым моделям формирования планет, такое в принципе невозможно.

"Звезды с малой массой гораздо лучше формируют планеты-гиганты, чем мы думали раньше, - говорит ведущий автор исследования доктор Эд Брайант из Лаборатории космических исследований Малларда в UCL. - Наши результаты поднимают серьезные вопросы для моделей формирования планет. В частности, обнаружение нами газовых гигантов, обращающихся вокруг звезд с массой всего 20 процентов от массы Солнца, противоречит современной теории".

Новое открытие заставляет задуматься о природе дисков, которые окружают молодые звезды, а также о процессах формирования самих газовых гигантов. В частности, авторы работы предполагают, что газовые гиганты образуются не в результате аккреции ядра, как принято считать, а в результате гравитационной нестабильности, когда диск, окружающий звезду, распадается на сгустки пыли и газа размером с целую планету. Еще одно объяснение заключается в том, что ранее астрономы просто недооценили, насколько массивным может быть звездный диск.