Планета, известная как HD 106906b, была открыта в 2014 году группой ученых из США, Нидерландов и Италии. Она в 11 раз больше массы Юпитера и чрезвычайно молода по небесным стандартам — не более 13 миллионов лет по сравнению с 4,6 миллиардами лет нашей Солнечной системе.«Это такая молодая звезда; у нас есть снимок молодой звезды, которая только что сформировала свою планетную систему — редкий взгляд на заключительную стадию формирования планеты», — сказал Смадар Наоз, доцент кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и соавтор исследования.
Еще одна необычная характеристика планеты — ее удаленность от звезды. Астрономы считают, что подавляющее большинство планет за пределами нашей Солнечной системы существует внутри огромного пыльного диска из обломков, относительно близко к центру Солнечной системы. Но HD 106906b находится далеко за пределами диска своей солнечной системы — так далеко, что планете требуется 1500 лет, чтобы вращаться вокруг своей звезды. HD 106906b в настоящее время как минимум в 650 раз дальше от своей звезды, чем Земля от нашего Солнца.
«Наши нынешние теории формирования планет не учитывают наличие планеты за пределами ее диска обломков», — сказал Наоз.Ведущим автором исследования является Эрика Несволд, научный сотрудник Института Карнеги, которую наставляет Наоз. Она написала программное обеспечение под названием «Алгоритм метода суперчастиц для столкновений в поясах Койпера и дисках обломков», или SMACK, которое позволило исследователям создать модель орбитального пути планеты — важный шаг, поскольку HD 106906b вращается так медленно, что исследователи едва могут видеть это двигаться.
Исследование, опубликованное в Интернете в Astrophysical Journal Letters, предполагает, что планета сформировалась за пределами диска, где она видна сегодня, а не внутри диска обломков, а затем была вытолкнута далеко за его пределы.Наоз сказал, что этот вывод помогает объяснить форму диска обломков. «Это работает отлично», — сказала она.
Орбита планеты эллиптическая; он приближается к звезде на одной стороне ее орбиты, чем на другой стороне. И его сила тяжести также создает эллиптическую форму в диске. Одна сторона диска ближе к звезде, чем другая, поэтому пыль на этой стороне теплее и светится ярче.Диск обломков был сфотографирован в 2016 году американскими и европейскими астрономами.
По словам Наоза, диск является аналогом пояса Койпера в нашей солнечной системе — огромного скопления малых тел, таких как кометы и малые планеты, расположенного за Нептуном.Исследователи не знают, есть ли внутри диска дополнительные планеты, но с помощью программного обеспечения Несволда, которое также использовалось для изучения других обломков дисков во Вселенной, они смогли воссоздать форму диска, не добавляя еще одну. планету в модель, как предполагали некоторые астрономы.Диски обломков состоят из газа, пыли и льда, и они играют ключевую роль в образовании планет.
Как правило, по словам Наоза, планеты образуются после того, как газовое облако коллапсирует под действием собственной гравитации, образуя диск, на котором создаются планеты, и звезду. По мере того, как газ медленно испаряется, пыль и обломки вращаются и сталкиваются вокруг молодой звезды, пока не образуют структуру, подобную поясу Койпера в нашей Солнечной системе.«В нашей Солнечной системе мы прошли миллиарды лет эволюции», — сказал Майкл Фицджеральд, доцент кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и другой соавтор исследования. «Мы видим, как эта молодая система раскрывается нам до того, как она получила шанс динамично развиваться».
Наоз сказал, что для объяснения выводов исследователей не требуется никакой экзотической физики или скрытых планет, что не всегда происходит при изучении других солнечных систем.«Нет никаких предположений, это просто физика», — сказала она.Исследование Наоза финансировалось исследовательской стипендией Фонда Альфреда П. Слоана.
Работа Несволда была поддержана постдокторской стипендией Отделения земного магнетизма Карнеги.