Планета-отступник бросает вызов законам космоса: растёт вопреки всему

Планеты, не принадлежащие ни одной звезде, долгое время считались космическими странниками, тихо дрейфующими в темноте. Однако новое открытие показало, что и такие "планеты-изгои" могут быть гораздо активнее, чем предполагалось. Международная команда астрономов впервые зафиксировала мощнейший выброс энергии и вещества на одной из них — своего рода "скачок роста". Это наблюдение способно изменить наши представления о происхождении свободно плавающих миров.

Кто такие планеты-изгои

Планеты-изгои, также называемые свободно плавающими планетами (FFP) или объектами планетарной массы без звезды (iPMO), не вращаются вокруг светила. Они дрейфуют в межзвёздном пространстве, освещённые лишь далеким светом Галактики. Предполагается, что часть таких тел была выброшена из своих систем в результате гравитационных катастроф, а другие сформировались самостоятельно — как миниатюрные звёзды, не набравшие нужной массы для термоядерного горения.

Первые подобные объекты были обнаружены в 2000 году на Британском инфракрасном телескопе (UKIRT) и в обсерватории Кека. С тех пор каталог "планет без хозяев" стремительно растёт. По оценкам, только в нашей Галактике их может быть до четырёх триллионов - больше, чем звёзд.

Новая звезда среди планет

Команда под руководством Виктора Альмендроса-Абада, астронома из Национального института астрофизики (INAF) в Италии, наблюдала за объектом Cha 1107-7626, расположенным примерно в 620 световых годах в созвездии Хамелеон. Этот странник в пять-десять раз массивнее Юпитера и, как выяснилось, всё ещё растёт.

Наблюдения проводились на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской южной обсерватории с помощью спектрографа X-shooter, а также при участии космического телескопа Джеймса Уэбба (приборы NIRSpec и MIRI) и архивных данных спектрографа SINFONI. Совместный анализ показал, что планета активно втягивает вещество из окружающего диска — как молодая звезда.

"Люди привыкли думать, что планеты — это тихие, стабильные миры, но это открытие показывает, что свободно плавающие объекты могут быть крайне динамичными", — отметил Виктор Альмендрос-Абад.

Восемь раз быстрее Юпитера

Самое удивительное — скорость, с которой Cha 1107-7626 "наращивает массу". В течение нескольких месяцев учёные зафиксировали, что темп аккреции (падения вещества на поверхность) вырос примерно в восемь раз, достигнув 6 миллиардов тонн в секунду. Такого не наблюдалось ни у одной известной планеты — ни у "изгоев", ни у тех, что вращаются вокруг звёзд.

Эта "вспышка роста" напомнила астрономам процессы, происходящие у молодых звёзд типа T Тельца, когда они резко усиливают светимость и поглощают окружающий газ. По словам исследователей, наблюдать подобное у планеты — всё равно что увидеть младенца, который внезапно вырос за считанные дни.

Магнитное сердце молодого мира

Сравнение данных до и во время вспышки показало, что на Cha 1107-7626 активизировались магнитные процессы. Магнитное поле, вероятно, создало "воронки" между диском и поверхностью планеты, по которым вещество стремительно падало внутрь.

Кроме того, спектры продемонстрировали изменения в составе околопланетного газа — особенно выросло содержание водяного пара. Это говорит о том, что магнитные поля способны управлять химией дисков даже вокруг планет, а не только вокруг звёзд.

"Это самый мощный эпизод аккреции, когда-либо зафиксированный для объекта планетарной массы", — подчеркнул Альмендрос-Абад.

Граница между планетой и звездой

В астрономии аккреционные вспышки обычно связывают со звёздами, формирующимися из газовых облаков. То, что аналогичный процесс происходит у планеты, — революционное наблюдение. Оно стирает грань между двумя классами небесных тел.

"Идея о том, что планетарный объект может вести себя как звезда, внушает благоговение", — сказала соавтор исследования, астроном Амелия Байо из Европейской южной обсерватории. — "Это заставляет по-новому взглянуть на то, как могли бы выглядеть зарождающиеся миры вне нашей Солнечной системы".

Как это меняет картину формирования планет

Раньше считалось, что свободно плавающие планеты формируются двумя путями:
• выбрасываются из звёздных систем;
• конденсируются из пыли и газа в межзвёздной среде, подобно звёздам, но без зажигания термоядерного огня.

Наблюдения Cha 1107-7626 поддерживают вторую гипотезу. Если планеты-изгои действительно рождаются "самостоятельно", они могут иметь собственные мини-системы спутников или колец и даже внутренние океаны, как у Европы или Энцелада.

Сравнение: звезда vs планета-изгой

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать, что планеты вне систем — "мертвые" тела без активности.

• Последствие: упущение ключевых этапов формирования и эволюции планет.

• Альтернатива: рассматривать планеты-изгои как самостоятельный класс объектов, способных к активной аккреции и эволюции.

А что если таких планет миллиарды?

Если даже малая часть из четырёх триллионов "одиночек" демонстрирует подобные вспышки, это значит, что процесс звездо- и планетообразования в Галактике непрерывен и многолик. Вероятно, в межзвёздном пространстве скрываются молодые миры, которые всё ещё растут, нагреваются и формируют свои системы спутников.

Плюсы и минусы открытия

3 интересных факта

1. Аккреция со скоростью 6 млрд т/с означает, что за час планета получает массу, равную весу Гималаев.

2. Cha 1107-7626 расположена в регионе активного звездообразования — среди "яслей" молодых тел.

3. Некоторые астрономы предполагают, что такие планеты-изгои могут иметь спутники-океаны, потенциально пригодные для жизни.

Что дальше

Учёные надеются, что будущие телескопы — Чрезвычайно большой телескоп (ELT) в Чили и космический телескоп Нэнси Грейс Роман - смогут обнаружить сотни подобных объектов. Благодаря адаптивной оптике и коронографам они будут видеть даже тусклые планеты, дрейфующие в пустоте.

"Это открытие даёт нам редкую возможность заглянуть в самые ранние стадии формирования блуждающих планет", — отметила соавтор работы Белинда Дамиан из Университета Сент-Эндрюс.

Если будущие наблюдения подтвердят, что такие вспышки распространены, придётся пересмотреть само определение слова планета. Ведь, похоже, некоторые из них ведут себя как маленькие звёзды.