Обнаружено четыре газовых гиганта, которые не вписываются в модели формирования планет

Используя массив радиотелескопов ALMA, астрономы идентифицировали четыре разрыва в протопланетном диске вокруг юной звезды, которые указывают на присутствие в нем квартета массивных экзопланет с экстремальным диапазоном орбит – внешняя планета более чем в 1000 раз дальше от светила, чем внутренняя. Открытие поднимает новые вопросы о миграции газовых гигантов, а также об их формировании на задворках планетарных систем. Статья, описывающая исследование, представлена в журнале Astrophysical Journal Letters.

«Модели формирования планет имеют тенденцию описывать те из них, которые уже наблюдались, поэтому новые открытия не обязательно вписываются в симуляции. Например, массивные миры наподобие Сатурна формируются в два основных этапа: сначала образуется твердое ядро, а затем на него «натягивается» слой газа. Однако эти процессы должны быть очень медленными на больших расстояниях от звезды, поэтому почти все модели не приводят к созданию массивных гигантов на окраинах планетарных систем», – рассказывает Кэти Кларк, ведущий автор исследования из Института астрономии Кембриджского университета (Великобритания).

Молодая по астрономическим меркам звезда CI Tau возрастом всего 2 миллиона лет проживает на расстоянии около 450 световых лет от Земли в направлении созвездия Тельца. Она окружена огромным диском из пыли и льда, в котором зародились и продолжают формироваться планеты, спутники, астероиды и другие астрономические объекты. В 2016 году звезда прославилась благодаря открытию на ее орбите горячего юпитера, что сделало CI Tau самым молодым светилом, у которого обнаружена экзопланета такого типа. И теперь благодаря новым наблюдениям ALMA у CI Tau b обнаружены не менее интересные соседи.

Орбиты всех четырех гигантских планет в системе сильно различаются: ближайшая находится примерно на том же расстоянии от CI Tau, что и Меркурий от Солнца, а самая дальняя – более чем в 3 раза дальше от звезды, чем Нептун от Солнца. Две внешние планеты схожи по массе с Сатурном, в то время как одна из внутренних почти полный аналог Юпитера, а вторая «тяжелее» его почти в 10 раз.

Открытие поднимает много вопросов. Во-первых, предыдущие наблюдения показали, что около одного процента звезд содержат на своих орбитах горячие юпитеры, но большинство из них в сотни раз старше CI Tau. Во-вторых, неясно, играли ли три внешних планеты какую-либо роль в миграции внутреннего мира к звезде, и, если да, то является ли это типичным для других систем. И, наконец, у астрономов пока нет убедительных сценариев, раскрывающих образование двух внешних планет.

Следующей задачей ученые называют изучение этой загадочной системы на различных длинах волн, чтобы получить больше информации о свойствах диска и планетах в нем.