Международная группа астрономов обнаружила далекую планетную систему, которая ставит под сомнение одну из самых общепринятых теорий формирования планет. Это открытие заставляет ученых пересмотреть устоявшиеся взгляды на то, как рождаются и развиваются миры в нашей галактике.
В большинстве известных нам планетных систем, разбросанных по Млечному Пути, наблюдается одна и та же базовая схема. Маленькие скалистые планеты вращаются близко к своей звезде, в то время как гигантские газовые гиганты находятся на значительном удалении. Наша Солнечная система идеально вписывается в этот шаблон: внутренние планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс – состоят в основном из камня и металла, а внешние – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – окутаны плотными слоями газа.
Такое расположение объясняется ведущей теорией планетообразования. Согласно ей, молодые звезды испускают мощное излучение, которое сдувает газовые оболочки с близлежащих формирующихся планет, оставляя после себя лишь твердые скалистые ядра. На большем расстоянии от звезды, где температура ниже, планеты способны удерживать обширные атмосферы, что и приводит к появлению газовых гигантов.
Недавно открытая система у звезды LHS 1903, однако, не подчиняется этому правилу. Исследование, опубликованное в журнале «Science», было сосредоточено на небольшом и тусклом красном карлике – звезде холоднее и менее массивной, чем наше Солнце. Ученые под руководством профессора Райана Клутье из Университета Макмастера и профессора Томаса Уилсона из Уорикского университета объединили данные наземных и космических телескопов и первоначально выявили три планеты: внутреннюю скалистую и две газовые, похожие на уменьшенные версии Нептуна, что соответствовало ожиданиям.
Но годы дополнительных наблюдений принесли неожиданный поворот. Новые измерения, полученные с помощью спутника CHEOPS Европейского космического агентства, показали наличие четвертой планеты, LHS 1903 e, вращающейся дальше всех от звезды. К удивлению астрономов, этот внешний мир оказался скалистым. «Мы видели этот шаблон – скалистые внутри, газовые снаружи – в сотнях планетных систем. Но теперь открытие скалистой планеты во внешней части системы заставляет нас переосмыслить время и условия, при которых могут формироваться такие миры», – говорит Клутье.
Команда исследовала несколько возможных объяснений. Ученые рассмотрели сценарий, при котором мощное столкновение могло сорвать с планеты ее газовую атмосферу, а также вероятность того, что планеты со временем поменялись местами. Однако детальное компьютерное моделирование и изучение орбит показали, что оба варианта маловероятны. Вместо этого результаты указывают на более неожиданную идею – последовательное формирование планет.
Стандартные модели предполагают, что планеты возникают внутри протопланетного диска – вращающегося облака газа и пыли вокруг молодой звезды – примерно в одно и то же время. Но структура системы LHS 1903 указывает на другой путь, известный как формирование «изнутри наружу». В этом сценарии планеты образуются одна за другой, по мере изменения условий в диске. Локальные условия в момент завершения формирования каждой планеты и определяют, станет ли она богатой газом или останется скалистой. Вероятно, к тому времени, когда начала собираться LHS 1903 e, большая часть газа в диске уже рассеялась, и его просто не хватило для создания плотной атмосферы.
Это открытие поднимает широкие вопросы о том, является ли LHS 1903 аномалией или первым примером закономерности, которую ученым еще предстоит распознать. «По мере того как телескопы и методы обнаружения становятся все точнее, мы находим все больше планетных систем, которые не похожи на нашу и не соответствуют устоявшимся теориям, – отмечает Клутье. – Каждая новая система дополняет растущую картину планетарного разнообразия, заставляя переосмысливать процессы, формирующие миры по всей галактике».
