Астрономия

Звезды в ранней Вселенной содержали мало тяжелых элементов, препятствуя формированию планет: в условиях низкой металличности протопланетные диски рассеивались, не успевая образовывать тела размером с Юпитер и больше. Однако данные наблюдений, полученные с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб», показали, что даже в таких условиях на заре Вселенной формировались гигантские планеты.

В 2003 году астрономы получили веские доказательства существования массивной планеты, обращающейся вокруг очень старой звезды — почти ровесницы Вселенной. Находка казалась парадоксальной, поскольку низкая металличность древнего светила (то есть малое содержание в нем тяжелых элементов) должна существенно сокращать продолжительность «жизни» протопланетного диска. Однако данные, полученные с помощью «Хаббла», показывали обратное и завели ученых в тупик.

Теперь, чтобы окончательно разобраться в происходящем, исследовательская группа под руководством Гуидо Де Марки (Guido De Marchi) из Европейского космического агентства (ESA) с помощью орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб» изучила скопление NGC 346 в Малом Магеллановом Облаке — близкой к Земле карликовой галактике, содержание тяжелых элементов в которой схоже с условиями в ранней Вселенной.

Результаты научной работы, вышедшей в издании The Astrophysical Journal, показали, что газопылевые диски вокруг солнцеподобных звезд в обедненных тяжелыми элементами средах могут сохраняться в течение десятков миллионов лет — значительно дольше, чем считалось ранее.

В частности, наблюдения за скоплением NGC 346 помогли выявить несколько светил, окруженных планетообразующими дисками: спектральный анализ объектов показал четкие признаки газового аккреционного процесса и присутствия пыли. Возраст звезд при этом составил от 20 до 30 миллионов лет. Для сравнения, в обогащенных тяжелыми элементами областях нашей Галактики типичный диск вокруг звезды солнечной массы рассеивается уже через два-пять миллионов лет.

Открытие подтверждает достоверность данных, полученных с помощью «Хаббла», и ведет к пересмотру существующих моделей формирования планет и их эволюции в ранней Вселенной, поскольку звезды в условиях низкой металличности разгоняют и сдувают свои диски с меньшей скоростью.

«Если диски „живут“ в 10 раз дольше, чем мы думали, то планеты могут формироваться гораздо эффективнее, чем те, которые мы наблюдаем сегодня вокруг звезд с высокой металличностью», — рассказала изданию Phys.org астроном Елена Сабби (Elena Sabbi) из Обсерватории «Джемини» (США).

Астрономы также предположили, что светила формируются из более массивных газовых облаков, образуя большой и устойчивый к излучению диск. Такой сценарий дает планетам больше времени для роста и накопления материала, даже если в окружающей среде мало тяжелых элементов.

Полученные с помощью космической обсерватории «Джеймс Уэбб» данные также предполагают, что формирование гигантских планет в юной Вселенной могло быть более распространенным явлением, чем считалось.