LHS 1903 перевернула модель формирования планет: дальняя орбита оказалась каменной

Астрономы столкнулись с системой, которая ломает привычную картину устройства планетных семейств. Вокруг тусклой звезды LHS 1903 обнаружена каменистая планета там, где ожидали увидеть газовый гигант. Это открытие заставляет пересмотреть устоявшиеся представления о том, как и в какой последовательности формируются миры. Об этом сообщает Университет Макмастера.

Система, выбивающаяся из шаблона

В большинстве известных систем прослеживается знакомая структура: ближе к звезде располагаются плотные каменистые планеты, а дальше — массивные газовые гиганты. Такая конфигурация характерна и для Солнечной системы, где внутренние планеты состоят в основном из камня и металла, а внешние — из газа и льда.

Объяснение этой закономерности связано с условиями в протопланетном диске. Мощное излучение молодой звезды способно "сдувать" лёгкие газы с близких к ней зарождающихся планет, оставляя компактные ядра. На больших расстояниях температура ниже, и планеты могут удерживать плотные атмосферы, постепенно превращаясь в гигантов.

Однако система вокруг красного карлика LHS 1903 не полностью вписывается в эту модель. Эта звезда класса M меньше и холоднее Солнца. Первоначальные наблюдения выявили три планеты: внутреннюю каменистую и две более удалённые, богатые газом, напоминающие уменьшенные версии Нептуна. Такая структура соответствовала ожиданиям.

Ситуация изменилась после дополнительных лет наблюдений и данных спутника CHEOPS Европейского космического агентства. Учёные обнаружили четвёртую планету — LHS 1903 e — самую удалённую в системе, и она оказалась каменистой.

"Мы видели этот узор: внутри каменистый, снаружи газообразный, на сотнях планетарных систем. Но теперь открытие каменистой планеты во внешней части системы заставляет нас пересмотреть время и условия, при которых могут формироваться каменистые планеты", — говорит доцент кафедры физики и астрономии Университета Макмастера Райан Клутье.

Проверка альтернативных сценариев

Исследователи рассмотрели возможные объяснения необычной структуры. Среди них — гипотеза о мощном столкновении, которое могло сорвать атмосферу с изначально газовой планеты, а также сценарий орбитальной миграции, при котором миры меняются местами со временем.

Компьютерные моделирования и анализ орбитальной динамики не подтвердили эти версии. Орбиты планет оказались стабильными, а признаков катастрофических событий, способных радикально изменить состав внешнего мира, обнаружено не было.

Формирование "наизнанку"

Команда предложила иную интерпретацию: планеты могли формироваться не одновременно, а последовательно, по мере эволюции окружающей среды. В традиционной модели из протопланетного диска почти синхронно возникают несколько планетарных зародышей, которые затем накапливают массу.

В случае LHS 1903 условия могли изменяться во времени. Когда формировалась внешняя планета, большая часть газа в диске уже рассеялась, и материала для создания плотной атмосферы оказалось недостаточно. В результате мир остался каменистым, несмотря на своё удалённое положение.

"Удивительно видеть, как формируется сложный мир в условиях, которые не должны способствовать такому исходу. Это ставит под сомнение предположения, заложенные в наших нынешних моделях", — говорит Клутье.

Он подчёркивает, что остаётся открытым вопрос: является ли LHS 1903 редкой аномалией или лишь первым примером более широкой закономерности, которую астрономы только начинают замечать.

"По мере того как телескопы и методы обнаружения становятся более точными, мы укрепляем нашу способность находить планетные системы, которые не похожи на наши и не соответствуют давним теориям", — говорит он.