Астрономы обнаружили далёкую планетную систему, которая ставит под сомнение устоявшиеся представления о формировании планет. Строение системы вокруг красного карлика LHS 1903 не укладывается в классическую схему «каменистые планеты внутри — газовые снаружи», наблюдаемую в большинстве известных систем, включая Солнечную.
Обычно в планетных системах ближайшие к звезде планеты состоят в основном из камня и металла, а более удалённые — из газа. Такая структура объясняется тем, что излучение молодой звезды «сдувает» газ с близких планет, оставляя лишь твёрдое ядро, тогда как на больших расстояниях формируются массивные атмосферы. Однако система LHS 1903 нарушает это правило.
Международная группа учёных использовала данные наземных и космических телескопов, чтобы изучить планеты этой системы. Изначально вокруг LHS 1903 были обнаружены три планеты: одна каменистая во внутренней части системы и две газовые, похожие на уменьшенные версии Нептуна. Такая конфигурация полностью соответствовала ожиданиям астрономов.
Ситуация изменилась после анализа данных спутника CHEOPS Европейского космического агентства. Наблюдения показали наличие четвёртой планеты — LHS 1903 e, самой далёкой от звезды. Неожиданно выяснилось, что она, по всей видимости, тоже является каменистой.
«Мы видим одну и ту же картину — каменистые планеты внутри и газовые снаружи — в сотнях систем. Поэтому обнаружение каменистой планеты на периферии заставляет пересматривать условия и сроки их формирования», — поясняет руководитель исследования, Райан Клаутиер (Ryan Cloutier) из Университета Макмастера.
Учёные проверили несколько возможных объяснений. Они рассматривали сценарий, при котором планета могла потерять атмосферу после мощного столкновения, а также вариант с перестройкой орбит в прошлом. Однако численные модели и анализ движения планет показали, что эти версии маловероятны.
Наиболее убедительным оказалось другое объяснение: планеты в системе LHS 1903, вероятно, формировались не одновременно, а поочерёдно, в разные периоды эволюции протопланетного диска.
Согласно стандартным моделям, планеты возникают в газо-пылевом диске вокруг молодой звезды почти одновременно. В нём формируются зачатки будущих планет, которые постепенно наращивают массу и атмосферы. В результате появляются тела разного размера и состава.
Однако архитектура LHS 1903 указывает на иной сценарий — «формирование изнутри наружу». В этом случае планеты появляются последовательно, по мере изменения условий в диске. Их состав определяется тем, сколько газа и пыли было доступно в момент завершения их роста.
По мнению авторов работы, к тому времени, когда начала формироваться планета LHS 1903 e, окружающий диск уже мог быть сильно обеднён газом. В результате у неё не сформировалась плотная атмосфера, и она осталась каменистой.
«Поразительно видеть каменистый объект в условиях, которые не должны были этому способствовать. Это ставит под вопрос многие предположения наших моделей», — отмечает Клаутиер.
Учёные подчёркивают, что неясно, является ли LHS 1903 редким исключением или примером более распространённого, но пока что плохо изученного механизма формирования планет. По мере развития телескопов и методов наблюдений астрономы всё чаще находят системы, не похожие на Солнечную и не вписывающиеся в привычные схемы.