Раньше все было так просто. С одной стороны, были звезды: гигантские раскаленные ядерные печи, излучающие значительное количество света. С другой стороны, были планеты с массой намного меньшей, чем у звезд, которые отражали свет своих звезд. Звезды образовались в результате коллапса гигантских облаков газа; планеты образовались в виде дисков из газа и пыли вокруг своих зарождающихся звезд-хозяев.
Между ними существовал несколько более неоднозначный класс коричневых карликов: посредники между планетой и звездой, более массивные, чем планета, но с недостаточной массой для ядерного синтеза, чтобы зажечься в ядре объекта, превратив его в звезду. Теперь два новых открытия еще больше размыли границу между этими типами объектов, поскольку они показывают, что свободно плавающие объекты с массой планет, скорее всего, образуют звезды.Используя телескоп Pan-STARRS 1 (PS1) на Гавайях, международная группа астрономов под руководством Майкла Лю из Гавайского университета обнаружила экзотический молодой объект с массой в шесть раз больше, чем у парящего газового гиганта Юпитера. в космосе сам по себе — звезды-хозяина не видно. Объект, получивший название PSO J318.5-22, находится всего в 80 световых годах от Земли, в созвездии Козерога.
Его свойства аналогичны свойствам гигантских газовых планет, вращающихся вокруг молодых звезд. Приблизительный возраст 12 миллионов лет — это подросток с точки зрения планетарного или звездного возраста.С 1995 года по настоящее время астрономы обнаружили почти тысячу внесолнечных планет, но в основном косвенными методами, обнаружив колебание или затемнение звезд-хозяев, вызванное планетой.
Прямые изображения были получены только для горстки планет, и все они находятся вокруг молодых звезд (возраст которых менее 200 миллионов лет). PSO J318.5-22 очень похож по массе, цвету и выходной энергии на те планеты, которые были непосредственно отображены.
Найл Дикон (Институт астрономии Макса Планка), который является соавтором исследования, объясняет, почему это удача для астрономов: «Планеты, обнаруженные с помощью прямых изображений, невероятно трудно изучать, поскольку они находятся в непосредственной близости от своих намного более яркие родительские звезды. PSO J318.5-22 не вращается вокруг звезды, поэтому нам будет намного проще его изучить. Он обеспечит прекрасный вид на внутреннюю работу планет газовых гигантов, таких как Юпитер, на ранней стадии. их эволюции ".
PSO J318.5-22, масса которого всего в шесть раз превышает массу Юпитера, является одним из известных свободно плавающих объектов с наименьшей массой, возможно, самым низким. Обычные планеты образуются в диске из газа и пыли, окружающем зародыш звезды, по которым они в конечном итоге будут вращаться.
Но как возникают такие уединенные объекты? Могут ли такие маломассивные объекты — свободно плавающие планеты и коричневые карлики в целом — формироваться так же, как обычные звезды?
Углубленное исследование другого объекта, опубликованное в то же время другой группой астрономов, возглавляемой Вики Йоргенсом из MPIA, предоставляет ценные свидетельства того, что это так.Йоргенс и ее команда изучили объект под названием OTS44, которому всего около 2 миллионов лет — с точки зрения звездной или планетарной шкалы времени новорожденного ребенка. По оценкам, объект имеет массу 12 Юпитера (немного больше, чем PSO J318.5-22).
Он также плавает в космосе без близкого спутника, но в особенно интересной части космоса: OTS44 является членом области звездообразования Хамелеон в южном созвездии Хамелеон, на расстоянии немногим более 500 световых лет от Земли, где множество новые звезды рождаются в результате распада плотных облаков газа и пыли.Как и молодая звезда, OTS44 окружена диском из газа и пыли. И, как смогли показать Йоргенс и его коллеги, рождение этого объекта еще не окончено: астрономы разделили свет OTS44 на составляющие его цвета с помощью спектрографа SINFONI на Очень большом телескопе ESO в Чили, обнаружив особенности, которые указывают на OTS44 все еще в значительной степени использует материал со своего диска. Йоргенс поясняет: «Наши наблюдения показывают, что даже сейчас газ все еще падает на OTS44, увеличивая его массу».
Кроме того, объединив данные с многочисленных телескопов, в том числе космической обсерватории Гершеля, и тщательно построив модель свободно плавающей планеты, Йоргенс и ее коллеги смогли показать, что диск, окружающий OTS44, следы которого были обнаружены ранее, вполне соответствует действительности. существенный, по крайней мере, в 30 раз превышающий массу Земли. И материальный диск, и падающий материал (аккреция) являются контрольными признаками стандартного режима звездообразования — указанием на то, что нет принципиальной разницы между образованием маломассивных объектов, таких как OTS44, и обычной звезды. OTS44, вероятно, имеет самую низкую массу из всех объектов, где были обнаружены диск и падающий материал.Йоргенс продолжает: «Если PSO J318.5-22 — объект подросткового возраста, то OTS44 — новорожденный ребенок — и мы можем видеть, что он родился точно так же, как обычная звезда.
Для исследователей, работающих над звездообразованием, зная, что то же самое ключевая информация — это процессы, которые работают вплоть до объектов планетарной массы ».Такие объекты явно не попадают ни в одну из существующих категорий.
Одиночные планеты или коричневые карлики с чрезвычайно малой массой — если вы хотите перестраховаться, вы можете говорить в более общем плане о свободно плавающих объектах планетарной массы. Хуберт Клар (MPIA), эксперт по моделированию образования звезд и планет, который не участвовал в исследовании, комментирует: «Это еще один признак того, что наши традиционные категории планет и звезд, основанные на значениях массы, ничего нам не говорят. о внутренней структуре или истории образования этих объектов ».