Разгадка кольца Фомальгаута: как гигантская планета раскрывает секреты эволюции звёздных систем

Представьте: рядом с яркой звездой Фомальгаут, всего в 25 световых годах от Земли, вращается огромное кольцо из обломков, которое астрономы сравнивают с "Великим глазом Саурона". Открытое в 2005 году, оно до сих пор ставит в тупик ученых. Новые данные показывают, что кольцо еще более необычно, чем казалось, и в его формировании, вероятно, участвует гигантская планета.

Что такое Фомальгаут?

Фомальгаут — звезда, которая ярче многих известных, таких как Кастор или Регул, но ее название трудно выговорить, а южное положение в небе не добавляет популярности. Среди астрономов она занимает особое место именно из-за этого кольца.

Молодые звезды часто окружены протопланетными дисками, которые со временем могут превратиться в кольца. У Фомальгаута несколько таких дисков: два внутренних, ближе к звезде, чем Земля к Солнцу, и внешний — "Главный пояс" на расстоянии 133-158 астрономических единиц. Для сравнения: если бы подобный диск был у Солнца, "Вояджер-2" до сих пор летел бы сквозь него, а "Вояджер-1" только что вышел.

Необычная форма: эксцентриситет, который удивляет

В отличие от ровных колец Сатурна, внешний диск Фомальгаута вытянут — звезда не в центре, а смещена. Это напоминает орбиты планет по законам Кеплера, но для дисков из обломков такая форма редкость.

Астрономы использовали Атакамскую большую миллиметровую/субмиллиметровую антенную решетку (ALMA) для точных наблюдений. Они выяснили, что эксцентриситет диска меняется: ближе к звезде орбиты более вытянутые, дальше — округлые. Это называется "отрицательный градиент эксцентриситета".

"Эксцентриситет постепенно уменьшается с расстоянием, и это открытие никогда ранее не было убедительно продемонстрировано ни в одном космическом диске", — сказал Джошуа Беннет Ловелл из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

Гипотеза гигантской планеты

Модели показывают: такая структура возможна, если внутри кольца есть большая планета с эксцентричной орбитой, как пастух, управляющий стадом. Ее масса может быть сопоставима с Сатурном, а расстояние от звезды — в 3-4 раза больше, чем от Солнца до Нептуна. Эксцентриситет этой планеты выше, чем у Плутона.

Близость Фомальгаута (вдвое массивнее Солнца) дает уникальный шанс изучить диски. Обычно они исчезают через десятки миллионов лет после формирования, но здесь возраст звезды оценивают в 440 миллионов лет — почему кольца сохранились? Планета-пастух может объяснить устойчивость и помочь понять эволюцию других систем.

Такая гигантская планета на огромном расстоянии вдохновляет поиски подобных объектов в Солнечной системе.

Фомальгаут — часть тройной системы, но Фомальгаут B и C слишком далеко (2,5 световых года для C), чтобы влиять на кольцо.