С момента первого обнаружения планет за пределами Солнечной системы в 1995 году было идентифицировано более 6000 экзопланет. Многие из этих планет обладают свойствами, которые значительно отличаются от восьми планет нашей Солнечной системы. Как образуются и развиваются такие разнообразные экзопланеты, и какие из них потенциально могут стать планетами, похожими на Землю и пригодными для жизни?
Для ответа на эти вопросы важно наблюдать за молодыми планетами в процессе их формирования в местах их рождения. Однако из-за сложностей наблюдения прямые наблюдения за планетами возрастом всего в несколько миллионов лет были крайне ограничены.
Маленькие каменистые планеты, подобные Земле, которые могут поддерживать жизнь, и гигантские газовые планеты, подобные Юпитеру, рождаются вокруг звёзд, подобных Солнцу. Их место рождения — тонкая, дискообразная структура из газа и пыли, известная как протопланетный диск.
С 2010-х годов их детальные структуры были раскрыты 8-метровыми телескопами, такими как телескоп Subaru (в видимом и инфракрасном свете) и обсерватория ALMA (в радиодиапазоне).
Хотя многие планеты были обнаружены косвенно по тонким структурам в этих дисках — таким как промежутки или спиральные рукава — прямое наблюдение за новообразованными планетами (протопланетами) внутри дисков пока удалось осуществить лишь в нескольких случаях, включая PDS 70 b и c и AB Aurigae b (AB Aur b). Считается, что это связано с тем, что большинство протопланет находятся внутри диска и становятся более заметными только тогда, когда они прорезают промежутки в диске или наблюдаются непосредственно сверху.
Протопланеты также считаются активно собирающими материал из окружающего диска по мере своего роста. Однако детальные спектроскопические наблюдения этой аккреции массы из встроенного диска до сих пор были ограничены системой PDS 70.
В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters, международная группа исследователей под руководством Центра астробиологии (Япония) и Университета Техаса в Сан-Антонио (США) успешно обнаружила эмиссионные линии водорода от AB Aur b с помощью многообъектного спектрографа MUSE, установленного на VLT. Эти эмиссионные линии интерпретируются как доказательство аккреции массы из околопланетного диска на протопланету.
Эмиссия водорода обычно наблюдается вокруг молодых звёзд и их протопланетных дисков. В данном случае излучение исходит от материала, аккрецирующего на небольшой диск, окружающий всё ещё находящуюся внутри диска протопланету.
Используя MUSE, который позволяет получать спектроскопические изображения высокого разрешения протяжённых структур, команда смогла разделить излучение от протопланеты и протопланетного диска. Высокая пространственная (0,3 угловых секунды) и спектральная разрешающая способность MUSE в отличных условиях видимости в Чили сделала это возможным.
Обнаруженное излучение Hα в положении AB Aur b демонстрирует обратный профиль P Cygni, подобный тому, который наблюдается у молодых звёзд, подвергающихся аккреции массы. На сегодняшний день AB Aur b — единственная протопланета с таким типом излучения. Её молодой возраст (~2 миллиона лет) и большое количество окружающего материала убедительно свидетельствуют о том, что AB Aur b является протопланетой, всё ещё находящейся в процессе формирования.
Ранее только PDS 70 b и c демонстрировали излучение Hα, но эти планеты расположены в промежутках дисков; AB Aur b всё ещё находится внутри диска, что делает это первое подобное наблюдение с сигнатурой падения вещества.
AB Aur b примерно в четыре раза массивнее Юпитера и вращается на расстоянии 93 а. е. от своей звезды. Такой удалённой гигантской планеты нет в Солнечной системе. Стандартные модели формирования планет пока не могут полностью объяснить её формирование так далеко от звезды до начала миграции. Это открытие подтверждает сценарий, в котором массивные планеты могут формироваться посредством гравитационной нестабильности внутри диска, что даёт представление о типе гигантских планет, которых нет в нашей Солнечной системе.
Предоставлено: Национальные институты естественных наук.