Ученые изучили гигантские «супер-юпитеры», и те поставили их в тупик

Ученые изучили три гигантских планеты, которые находятся на расстоянии 130 световых лет от Земли. Исследователи изучали их атмосферную химию, чтобы понять, как эти планеты образовались, сообщает Science Alert.

Известно, что вокруг газового гиганта HR 8799, звезды типа F в созвездии Пегаса, вращаются четыре планеты. Масса всех из них в 5-10 раз превышает массу Юпитера. С помощью инструментов телескопа «Джеймс Уэбб» ученые изучили атмосферы трех внутренних планет.

ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ

Найдена новая планета размером с Землю потенциально пригодная для жизни: что о ней известно

Газовые гиганты могут приближаться по массе к коричневым карликам — объектам, которые на короткое время синтезируют дейтерий, — однако астрономы считают, что эти два типа объектов формируются принципиально разными способами. Коричневые карлики формируются подобно звездам, посредством гравитационного коллапса сверху вниз, но им не хватает массы для поддержания термоядерного синтеза водорода.

Формирование же планет можно объяснить аккрецией ядра — процессом снизу вверх, при котором ядра медленно растут по мере того, как твердое вещество слипается в протопланетном диске. Некоторые ядра также собирают газы из туманностей, в которых образуются, превращаясь в газовые гиганты.

Так образовались Юпитер и Сатурн. Но может ли этот механизм объяснить появление газовых гигантов в других системах? Они больше и вращаются дальше от звезды. Эти расстояния варьируются от 15 до 70 астрономических единиц (от 2 миллиардов до 10 миллиардов километров), что означает, что планеты находятся примерно в 15-70 раз дальше от своей звезды, чем Земля от Солнца. Ученые считают, что такие планеты могут образовываться в результате коллапса ядра, как коричневые карлики.

Чтобы проверить эту идею, ученые изучали планеты HR 8799 с помощью «Джеймса Уэбба». Они искали следы серы, которая обычно находится в протопланетных дисках в виде твердых зерен. Обнаружение серы в атмосфере планеты указывало бы на аккрецию твердого материала в процессе ее формирования.

Ученые нашли доказательства присутствия сероводорода в атмосфере HR 8799 c и d, а модели показали, что сера присутствует в атмосфере всех трех планет.

«Обнаружение серы позволило нам сделать вывод, что планеты HR 8799, вероятно, сформировались аналогично Юпитеру, несмотря на то, что они в 5-10 раз массивнее, что было неожиданно», — заявил соавтор исследования Жан-Батист Руффио, астроном из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Планеты равномерно обогащены тяжелыми элементами, включая углерод, кислород и серу, по сравнению со своей звездой, что указывает на то, что в процессе их формирования было включено большое количество твердого материала. И количество твердых элементов тяжело согласовать с классическими теориями формирования планет.

Ранее астрономы открыли звезду с планетами, которые располагаются в необычном порядке. Он противоречит существующим теориям и предполагает, что система сформировалась невиданным ранее образом.