90 відсотків усіх виявлених на сьогодні екзопланет (зараз їх понад 5000) обертаються навколо зір такого ж розміру, як Сонце або менших. Зорям-гігантам, здається, не вистачає планет-супутників, і цей факт має серйозні наслідки для того, як ми розуміємо формування Сонячної системи. Але чи нестача планет навколо великих зір є справжнім відображенням природи, чи є якась упередженість, властива тому, як ми шукаємо екзопланети, що змушує нас їх не помічати? Нещодавнє відкриття двох газових гігантів, що обертаються навколо масивної зорі під назвою µ2 Scorpii, вказує на те, що може бути друга ситуація.
µ2 Scorpii — це зоря, яку можна побачити неозброєним оком — ви можете знайти її самостійно — вона є частиною хвоста у фігурі Скорпіона з однойменного сузір’я. На небесній сфері ця зоря міститься недалеко від яскравої зірки, відомої як Антарес. µ2 Scorpii — це зоря спектрального класу B. Її маса в дев’ять разів більша, ніж маса Сонця, тобто достатньо велика, щоб коли-небудь ця зоря вибухнула разючою надновою, а її центральна частина стиснулася в щільну нейтронну зорю.
Нещодавно астрономи вивчали µ2 Scorpii в рамках дослідження «Вивчення поширеності екзопланет біля В-зір» (B-Star Exoplanet Abundance STudy, BEAST) і виявили два газові гіганти (один з них ще не підтверджений) на орбіті навколо зорі. Це перша відома нам система такого типу.
Мапа зоряного неба, що показує розташування µ2 Scorpii на нічному небі. Фото з сайту www.universetoday.com.
Знайти ці екзопланети було непросто. Існує кілька методів виявлення екзопланет. Метод транзиту дозволяє нам шукати планети, коли вони проходять перед своєю зорею, спричиняючи короткочасне зниження блиску зорі для спостерігача на Землі. Цей метод найкраще підходить для пошуку планет, які містяться дуже близько до своєї зорі (якщо планеті потрібно 12 років, щоб робити один оберт навколо своєї зорі — як Юпітер, — знадобилося б 12 років, щоб знову побачити спад світла. Знайти екзопланети з періодами обертання, що тривають кілька днів чи тижнів, набагато легше).
Натомість метод променевої швидкості пошуку екзопланет заснований на реєстрації зміщень зорі на промені зору спостерігача, спричинених гравітаційною дією планети. У такому разі спектральні лінії зорі трохи зміщуються в червону або синю ділянки електромагнітного спектра. Але цей метод також «працює» тільки для екзопланет, що лежать дуже близько до материнської зорі.
Масивні зорі з віддаленими від них планетами-гігантами можна легко на помітити за допомогою методів променевої швидкості і транзиту.
На щастя, у деяких випадках можливе пряме виявлення екзопланет. Щоб це спрацювало, планета має лежати достатньо далеко від своєї зорі, щоб її не затьмарило сильне світло зірки. Планета також має бути достатньо масивною, щоб її можна було побачити, і достатньо молодою, щоб бути яскравою (молоді планети розпечені). Нарешті, вся зоряна система має лежати достатньо близько до Землі, щоб наші прилади могли її зареєструвати. Саме за таких умов проєкт BEAST зміг виявити дві екзопланети, що обертаються навколо µ2 Scorpii (зоря належить дозоряного скупчення, яке міститься відносно близько до Землі).
Які наслідки цього відкриття? Ну, це перші докази того, що цей тип планетних систем не такий рідкісний, як свідчать дані про екзопланети на сьогодні. Якщо BEAST знайде більше газових гігантів біля зір, схожихна µ2 Scorpii, нам доведеться переосмислити те, що ми вважаємо найбільш «поширеними» планетними тілами в галактиці.
Крім того, за допомогою поточних моделей формування планет нелегко пояснити утворення таких з них, як ті, що обертається навколо µ2 Scorpii. Модель формування планет «Нарощення ядра»(Core Accretion), в якій пил повільно злипається в ядро планети протягом мільйонів років, не може бути справедливою для масивних зір, де протопланетні диски розсіюються швидко в часі. В іншій моделі, відомій як гравітаційна нестабільність (Gravitational Instability, GI), протопланетний диск досить масивний, а тому на якомусь етапі еволюції стає нестабільним під дією власної ваги і розпадається на окремі фрагменти. З них потім і формуються планети-гіганти. Це може відбуватися набагато швидше, ніж нарощування ядра, і може пояснити існування планет навколо масивних зір. Але, як припускають дослідники, вони не очікують, що маси планет-супутників µ2 Scorpii «відповідають розподілу мас об’єктів, що випливає з поточних моделей GI». Ці планети не «вписуються» в моделі, тому моделі, можливо, потрібно буде оновити.
Якщо коротко сформулювати значення цього відкриття, то зрозуміло: сімейство екзопланет більш різноманітне, ніж ті, які ми нині можемо виявити. Такі системи, як µ2 Scorpii, натякають на це різноманіття і змусять нас переписати наші моделі формування планет. З кожною новою екзопланетою, що додається до наших баз даних, ми все більше дізнаємося про складність планетних систем у нашій галактиці та покращуємо наше розуміння механізмів, які діють під час формування планет.
Стаття дослідників «A scaled-up planetary system around a supernova progenitor.» вміщена на ArXiv і її взяв до публікації журнал Astronomy & Astrophysics.
За інф. з сайту www.universetoday.com підготував Іван Крячко
