Самый молодой гигант: экзопланета Elias 2-24 b побила рекорд формирования вопреки теориям

Астрономы подтвердили существование самого юного экзопланетного объекта за всю историю наблюдений. Газовый гигант Elias 2-24 b, обладающий массой в пределах 1,9–4 масс Юпитера, не достиг даже возраста в один миллион лет. Предыдущие рекордсмены, обнаруженные у светил PDS 70 и WISPIT 2, перешагнули пятимиллионный рубеж.

Этот временной разрыв носит принципиальный характер: согласно действующим теоретическим моделям, на рождение подобных космических тел уходит около пяти миллионов лет. При этом Elias 2-24 b удалена от материнской звезды на 55 астрономических единиц — дистанция десятикратно превышает расстояние от Юпитера до Солнца — и при этом объект уже полностью сформирован.

«Наши передовые расчеты по-прежнему упускают из виду фундаментальные механизмы», — констатирует Лукас Сьеза, профессор Института астрофизических исследований в Чили и соавтор исследования, увидевшего свет в The Astrophysical Journal Letters.

Интрига вокруг этой системы длилась около десятилетия. Еще в середине 2010-х годов комплекс радиотелескопов ALMA в пустыне Атакама обнаружил в диске молодой звезды узкую борозду — явное свидетельство того, что орбиту расчищает формирующаяся планета. Позднее «Очень большой телескоп» Европейской южной обсерватории (VLT) зафиксировал в этой зоне слабое свечение. Тем не менее, стопроцентных доказательств планетарного происхождения не существовало: в плотном пылевом облаке на столь удаленной дистанции точку легко перепутать с артефактом оптики или далеким фоновым светилом. Исследователи из Университета Диего Порталеса изучили архивные данные обсерватории Кека на Гавайях и обнаружили искомый объект на кадрах 2018 и 2020 годов, полученных с помощью коронографа, который отсекает излучение звезды. Объединив разрозненные наблюдения, ученые зафиксировали собственное движение тела и с достоверностью свыше 3σ исключили гипотезу о фоновом источнике.

Массу планеты вычислили фотометрическим методом, сопоставив ее яркость со стандартными эволюционными сценариями для объектов возрастом около миллиона лет. Полученные значения варьируются от 1,9 до 4 масс Юпитера, причем исследователи акцентируют внимание на том, что это верхний предел. В столь нежном возрасте небесное тело продолжает интенсивно поглощать вещество из диска, и аккреционное свечение может искажать истинные показатели, завышая итоговую оценку.

Особенности структуры разрыва в диске и отсутствие спиральных рукавов, сопутствующих гравитационной неустойчивости, свидетельствуют в пользу классического сценария аккреции ядра: сперва формировалось массивное твердое ядро, которое стремительно аккумулировало вокруг себя газовую оболочку. Любопытно, что термодинамические характеристики планеты точнее описываются моделями «горячего старта», хотя процесс аккреции ядра традиционно ассоциируется с более прохладным рождением. Данное противоречие легко разрешается, если принять во внимание способность массивного ядра и замедленного охлаждения разогревать планету до параметров «горячего» сценария.

Открытие Elias 2-24 b демонстрирует, что гигантские планеты способны формироваться на колоссальных удалениях от звезд менее чем за миллион лет — впятеро быстрее, чем предполагалось ранее. Это весомый аргумент в пользу того, что кольцевые провалы, повсеместно фиксируемые в молодых протопланетных дисках, действительно проложены экзопланетами, а не иными космическими факторами. Следующим этапом исследований станет задействование новейшего космического телескопа Nancy Grace Roman, оснащенного еще более совершенной системой коронографии.

Источник: iXBT