Пересмотр представлений о формировании экзопланет бросает вызов традиционным теориям их роста

Экзопланеты с массой, сравнимой с Юпитером, начали формироваться значительно раньше, чем предполагалось ранее, показывают результаты анализа архивных данных. Исследователи из Университета штата Огайо предоставили новые сведения о временных промежутках аккреции — процессе, в котором накапливаются большие объёмы газа и твёрдых углеродо- и кислородсодержащих частиц, необходимых для формирования планет крупного размера.

Образование планет происходит в протопланетных дисках — скоплениях пыли и газа, служащих идеальными компонентами для зарождения планет. Новое исследование показывает, что аккреция начинается на самой ранней стадии, когда диски ещё массивны и молоды, что противоречит прежним научным выводам.

Несмотря на увеличение числа подтверждённых экзопланет, природа их происхождения и факторы, влияющие на их формирование, остаются до конца не изученными в науке. Раньше считалось, что на образование экзопланет, подобных Юпитеру, требуется от 3 до 5 миллионов лет. Однако последние данные показывают, что для гигантских газовых планет этот процесс может занять всего 1-2 миллиона лет.

Джи Ванг, автор работы и доцент астрономии в Университете штата Огайо, подчёркивает, что это открытие ставит под сомнение современные гипотезы о «возрасте» протопланетных дисков. Ванг объясняет: «Все наши знания об экзопланетах можно сопоставить с данными Солнечной системы и наоборот. Формирование планет, как правило, идёт снизу вверх, начиная с небольших частиц, которые сливаются в крупные планеты, но такой процесс занимает длительное время».

Исследователи изучили данные по семи экзопланетам-газовым гигантам, чьи химические характеристики были измерены ранее, и сопоставили их с данными о газовых гигантах нашей Солнечной системы — Юпитере и Сатурне. Результаты выявили неожиданно высокую концентрацию твёрдых веществ, поглощённых экзопланетами в процессе их формирования.

«В среднем каждая из пяти исследованных планет поглотила такое количество твёрдых веществ, которое эквивалентно массе 50 Земель. Это большое скопление можно обнаружить только в системах возрастом менее 2 миллионов лет, тогда как в нашей Солнечной системе количество доступных твёрдых веществ составляет всего 30-50 земных масс», — поясняет Ванг.

Формирование газовых гигантов также влияет на эволюцию скалистых планет в протопланетном диске. В Солнечной системе это привело к тому, что Юпитер и Сатурн изменили орбиту Меркурия, а Марс остался меньше Земли и Венеры.

Исследование закладывает статистическую основу для определения общей массы аккреции любой другой экзопланеты, что может стать ценным инструментом для будущих научных работ. Ванг ожидает, что его исследование получит дальнейшее развитие благодаря новым данным высокого разрешения, полученным с помощью современных наземных астрономических обсерваторий и перспективных технологий, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб».

Источник: iXBT