Екзопланета преобръща теориите за новите светове

С помощта на инфрачервените данни от телескопа Subaru, разположен на Хаваите, международен екип астрономи е получил изображение на гигантска екзопланета, въртяща се около ярката звезда GJ 504 от съзвездието Дева.

Новият свят се оказал около 4 пъти по-голям от Юпитер по маса и горе-долу същия по размери и получил названието GJ 504b. Сега този обект е планетата с най-ниска маса, въртяща се около звезда, която по всички характеристики е подобна на нашето Слънце.

Изследователите предполагат, че температурата на GJ 504b е около 237 °C. Възрастта на тази система, отдалечена от нашата планета на 57 светлинни години, се оценява от учените на 160 милиона години.

Астрономите успели да заснемат GJ 504b, използвайки пряка визуализация (тоест фактически видели планетата с телескоп). Този метод не само е най-важният за получените данни за планетата, но и най-сложният.

„Визуализацията дава информация за светимост, температура, атмосфера и орбита на планетите – разказва ръководителят на изследването Масаюки Кузухара от Токийския технологичен университет. – Но най-често екзопланетите имат прекалено слаба светимост и са толкова близо до своята звезда, че опитите да ги фиксираме с наземни телескопи са подобни на опитите да се снимат светулки пред прожектор.”

Все пак телескопът Subaru позволява на астрономите да фиксират дори „най-слабите” екзопланети. Той получава изображения в инфрачервения диапазон с помощта на сложна система адаптивна оптика, компенсираща ефекта на замъгляване от атмосферата на Земята. Контрастността на изображението се гарантира от използването на инфрачервена камера и спектрограф.

Откритието се явява част от проекта Стратегическо изследване на екзопланети и дискове с телескопа Subaru, в рамките на което астрономите планират да получат изображения на планети извън Слънчевата система. Учените се интересуват и от протопланетните дискове, заобикалящи няколкостотин близки звезди. Петгодишният проект е започнал през 2009 година и е оглавяван от Митохиде Тамура от Националната астрономическа обсерватория на Япония.

Системата GJ 504 на фона на земните съзвездия.
© NAOJ, NASA/S. Wiessinger

„Ако успеем да полетим на тази планета, пред нашите очи ще се представи светещ от горещина свят, оцветен в тъмночерешов, почти пурпурен цвят – казва Майкъл Макелуин от Центъра за космически полети „Годард”. – Нашите инфрачервени камери показват, че нейният цвят е по-син, отколкото на другите наблюдавани планети, което може да свидетелства за малко количество облаци в атмосферата.”

GJ 504b се върти около своята звезда на разстояние, почти 9 пъти по-голямо от разстоянието между Слънцето и Юпитер. Това позволява да се преосмисли самата идея за формирането на планетите гиганти.

Според най-разпространената версия, наречена акреционен модел, Юпитер, подобно на Земята, се е развил от наситения с газ и космически боклук диск, заобикалящ младото Слънце. Ядрото се е образувало вследствие на сблъсък с астероиди и комети. Когато то е достигнало достатъчна маса, неговата гравитация е привлякла газа от диска и е формирало планетата.

Планетата GJ 504b се намира много по-далече от орбитата на Нептун, която се смята за най-отдалечената граница на възможно планетообразуване в системите на жълтите джуджета.
© NAOJ, NASA/S. Wiessinger

Този модел е приложим за екзопланети, чиято орбита е подобна на орбитата на Нептун (тоест отдалечена от звездата на около 30 астрономически единици). Но за светове, разположени още по-далече от своите звезди, той не е подходящ. За сравнение GJ 504b се намира на около 43,5 астрономически единици от своето светило.

„Формирането на тази планета трудно може да се обясни от гледна точка на традиционните хипотези – пояснява д-р Маркъс Янсън от Принстънския университет. – Трябва сериозно да разгледаме алтернативни теории за формирането или да преразгледаме концепцията за акреционния модел.

Да добавим, че младите звездни системи са най-привлекателни за изследване на екзопланетите пряко, тъй като те не са съществували толкова дълго, че да успеят да загубят голяма част от топлината от процеса на образуването си. Това повишава тяхната яркост в инфрачервения диапазон.

„Нашето Слънце вече е преминало около половината път от своя жизнен цикъл, а GJ 504 – около една тридесета от своя – добавя Макелуин. – Изучаването на такива системи е подобно на наблюдението на нашата собствена система в годините на нейната младост.”

Отчет за изследването ще се появи в Astrophysical Journal, а с кратката му версия можете да се запознаете тук.

Източник: Subaru Telescope, NAOJ