Астрономы обнаружили «вывернутую наизнанку» солнечную систему

В 116 световых годах от нашей солнечной системы обнаружили необычную экзопланетную систему, которая может кардинально изменить представления о процессе формирования планет. Об открытии рассказывается в исследовании, опубликованном в четверг в журнале Science.

Система состоит из четырех планет, вращающихся вокруг звезды LHS 1903 — красного карлика, самого распространенного типа звезд во Вселенной. Главная особенность заключается в необычной последовательности планет. Самая «внутренняя» из них — каменистая, две следующие — газообразные, а затем неожиданно самая внешняя планета также оказывается каменистой. Такое расположение противоречит закономерности, часто наблюдаемой в галактике и в нашей Солнечной системе, где каменистые планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) вращаются ближе к Солнцу, а газовые (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) — дальше.

Астрономы предполагают, что такая распространенная закономерность возникает потому, что планеты формируются внутри диска из газа и пыли вокруг молодой звезды, где температура значительно выше вблизи небесного тела. В этих внутренних областях летучие соединения, такие как вода и углекислый газ, испаряются, в то время как только материалы, способные выдерживать экстремальные температуры, — такие как железо и породообразующие минералы, — могут слипаться в твердые зерна. Поэтому планеты, которые там формируются, в основном каменистые.

Дальше от звезды, за пределами того, что ученые называют «снежной линией», температура достаточно низка для конденсации воды и других соединений в твердый лед — процесс, который позволяет ядрам планет быстро расти. Как только масса формирующейся планеты становится примерно в 10 раз большей массы Земли, ее гравитация становится достаточно сильной, чтобы притягивать огромные объемы водорода и гелия, и в некоторых случаях этот неуправляемый рост приводит к образованию гигантских газовых планет, таких как Юпитер или Сатурн.

Таким образом, система, описанная в исследовании, стала первой, в которой каменистая планета обнаружилась так далеко от своей звезды, и это после появления богатых газом планет. Неожиданная каменистая планета, получившая название LHS 1903 e, имеет радиус примерно в 1,7 раза больше радиуса Земли, что делает ее тем, что астрономы называют «суперземлей» — увеличенной версией нашей планеты с аналогичной плотностью и составом.

По версии исследователей, планеты системы сформировались в совершенно разных условиях, что делает эту систему уникальной.

Планетарная система была впервые обнаружена с помощью спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), космического телескопа NASA, запущенного в 2018 году для поиска новых экзопланет. Затем система была проанализирована с помощью спутника CHaracterising ExOPlanet Satellite (Cheops) Европейского космического агентства (ESA), запущенного в 2019 году для изучения звезд, на которых уже известны экзопланеты. Исследователи также использовали данные с других телескопов по всему миру, что привело к масштабному международному сотрудничеству.

В своем исследовании ученые провели множество динамических анализов, по сути, «бросая» эти планеты друг на друга и «бросая» другие планеты на эти планеты, чтобы посмотреть, можно ли удалить атмосферу, можно ли создать эти планеты посредством столкновений, но пришли к выводу, что создать эти планеты таким способом невозможно.

Исследователи пришли к тому, что они назвали механизмом образования с «обеднением газом», при котором планеты формировались одна за другой и в порядке, противоположном порядку формирования нашей Солнечной системы, начиная с самой внутренней планеты и двигаясь наружу.

В нашей Солнечной системе сначала и быстро образовались газовые гиганты, за ними последовали четыре внутренние каменистые планеты. За орбитой Нептуна также есть каменистые тела, такие как Плутон, но, по сравнению с LHS 1903 e, они намного меньше, богаты льдом и, вероятно, образовались гораздо позже, чем другие планеты Солнечной системы, в результате столкновений.

По словам ученых, открытие может предоставить одно из первых свидетельств, позволяющих перевернуть представление о том, как формируются планеты вокруг наиболее распространенных звезд в нашей галактике. Также система LHS 1903, состоящая из четырех планет, может служить естественной лабораторией для изучения того, как формируются малые планеты вокруг звезды, отличной от нашего Солнца.

Несмотря на то что дискуссия о формировании этой системы остается открытой, ученые констатируют, что LHS 1903 — это интригующая планетная система, которая может многое рассказать ученым о формировании и эволюции малых планет.