27 декабря 2024 года космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) сделал значительные шаги в понимании формирования массивных планет вокруг древних звезд, решив загадку, которая сохранялась на протяжении двух десятилетий.
В 2003 году космический телескоп Хаббл обнаружил самую старую известную планету, газовый гигант, который в 2,5 раза больше Юпитера, образовавшийся в Млечном Пути примерно 13 миллиардов лет назад, вскоре после рождения Вселенной.
Это открытие вызвало вопросы, поскольку было обнаружено много древних планет, ставя под сомнение представление о том, что ранние звезды в основном состояли из легких элементов, таких как водород и гелий, с минимальным количеством тяжелых элементов, необходимых для формирования планет.
Ранее ученые считали, что диски из пыли и газа, окружающие эти звезды, будут рассеиваются под действием звездной радиации в течение нескольких миллионов лет, оставляя недостаточно материала для формирования планет. Они полагали, что тяжелые элементы, необходимые для длительных протопланетных дисков, были произведены только позже в результате взрывов сверхновых.
Тем не менее, наблюдения JWST за моделью древней звезды показали, что результаты Хаббла были верными. Недавнее исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal, показало, что протопланетные диски могут существовать гораздо дольше, чем считалось ранее, даже вокруг звезд с низким содержанием тяжелых элементов.
Гвидо Де Марки, главный автор исследования и астроном в Европейском центре исследований и технологий космоса в Нордвейке, Нидерланды, заявил: "Мы наблюдаем, что эти звезды действительно окружены дисками и все еще находятся в процессе аккреции материала, даже в относительно старом возрасте около 20–30 миллионов лет. Это также подразумевает, что планеты могут формироваться и расти вокруг этих звезд более длительное время, чем в областях формирования звезд в нашей галактике."
JWST проанализировал спектры звезд в звездном скоплении NGC 346, которое отражает условия в ранней Вселенной, с обилием легких элементов и малым количеством тяжелых. Это скопление находится в Малом Магеллановом Облаке, примерно в 199 000 световых годах от Земли.
Излучаемый свет и электромагнитные волны от этих звезд показали наличие долговечных протопланетных дисков. Ученые предложили два основных объяснения: во-первых, отсутствие радиации от тяжелых элементов, так как звезды, состоящие из легких элементов, не производят значительной радиации через радиоактивный распад, что позволяет дискам сохраняться дольше. Во-вторых, звезды, образующиеся из огромных облаков пыли и газа, оставляют после себя массивные диски, которые дольше рассеиваются.
Это открытие открывает новые горизонты для понимания формирования планет в ранней Вселенной и предоставляет данные о развитии планетных систем в средах, богатых легкими элементами.