Телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил неоднозначное открытие «Хаббла»: планеты начали образовываться в молодой Вселенной

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) подтвердил противоречивое открытие, сделанное телескопом «Хаббл» более двадцати лет назад, предоставив новое понимание процессов формирования планет в ранней Вселенной.

В 2003 году «Хаббл» зафиксировал наличие массивной планеты на орбите вокруг крайне древней звезды, возраст которой почти сопоставим с возрастом самой Вселенной. Это наблюдение стало загадкой, поскольку такие звёзды практически не содержат тяжёлых элементов, необходимых для планетообразования. Это означало, что планеты могли формироваться в очень юной Вселенной и успели стать большими, как Юпитер, в своих протопланетных дисках. Однако точный механизм этого явления оставался неясным.

Для решения этой загадки учёные использовали JWST для наблюдения звёзд в Малом Магеллановом Облаке — близлежащей галактике с аналогичным дефицитом тяжёлых элементов, как и в молодой Вселенной. Они обнаружили, что некоторые звёзды в этой галактике имеют длительно существующие планетарные диски, что отличается от того, что наблюдается вокруг молодых звёзд в Млечном Пути.

Гвидо Де Марчи, руководитель исследования из Европейского исследовательского центра космических технологий, заметил: «Уэбб позволил нам получить убедительные доказательства того, что мы наблюдали с помощью Хаббла, и нам нужно пересмотреть наши модели формирования планет и их начальной эволюции во Вселенной».

Действующие модели утверждают, что диски вокруг звёзд с низким содержанием тяжёлых элементов живут недолго, в результате чего процесс формирования планет затрудняется. Однако «Хаббл» обнаружил множество звёзд с планетарными дисками возрастом 20-30 миллионов лет в NGC 346 в Малом Магеллановом Облаке, что аннулировало принятое мнение о том, что такие диски распадаются за 2-3 миллиона лет.

Елена Сабби, соавтор исследования и ведущая учёная обсерватории Gemini при Национальной научной организации NOIRLab, прокомментировала: «Но Хаббл всё-таки обнаружил эти планеты. Возможно, модели были ошибочны, и диски могут жить дольше?»

Передовое разрешение и чувствительность JWST позволили получить первые в истории спектры формирующихся звёзд, подобных Солнцу, и их окружения в соседней галактике. Данные подтвердили, что эти звёзды действительно окружены аккрецирующими дисками даже спустя 20-30 миллионов лет после их появления. Это указывает на то, что планеты могут иметь больше времени для роста и формирования у таких звёзд в сравнении с нашими соседними звёздными скоплениями.

Исследователи выдвинули два возможных механизма, или их сочетание, для объяснения более долгого существования планетарных дисков в средах с дефицитом тяжёлых элементов. Во-первых, меньшая концентрация тяжёлых элементов может снижать излучательную способность звезды, уменьшая давление на диск и продлевая его жизненный цикл. Во-вторых, солнцеподобные звёзды, зарождающиеся в таких условиях, могут иметь более массивные газовые оболочки, что создает условия для более крупных, долговечных протопланетных дисков.

Елена Сабби добавила: «Большое количество материи позволяет аккреции продолжаться дольше, следовательно, диски живут в десять раз дольше. Это оказывает огромное влияние на формирование планет и возможную архитектуру планетарных систем в таких разных условиях. Это невероятно увлекательно».

Источник: iXBT