Астрономи довели, що планети-гіганти утворюються з рекордною швидкістю

Планети-гіганти, подібні до Юпітера, могли формуватися набагато раніше, ніж вважалося раніше — усього за 1–2 мільйони років після утворення протопланетних дисків. До такого висновку дійшли вчені з Університету штату Огайо. Це відкриття ставить під сумнів традиційні моделі формування планет і потребує переосмислення етапів ранньої еволюції планетарних систем.

Дослідження, опубліковане в журналі The Astro­phys­i­cal Jour­nal, аналізує сім газових екзопланет, для яких раніше були отримані прямі вимірювання хімічного складу. Їхні характеристики порівнювали з Юпітером і Сатурном — газовими гігантами Сонячної системи. Виявилося, що ці екзопланети містять надзвичайно велику кількість твердих елементів, що свідчить про їхнє дуже раннє формування — коли системам було менш як два мільйони років.

Автор дослідження, доцент астрономії Цзі Ван, пояснив: «Ми можемо припустити, що в середньому кожна з досліджених планет накопичила приблизно 50 мас Землі у вигляді твердих речовин. Така кількість можлива лише на дуже ранньому етапі еволюції протопланетного диска». Для порівняння, в Сонячній системі сумарна кількість твердих матеріалів становила лише 30–50 мас Землі.

Такі результати підважують панівну теорію «акреції ядра», за якою планети формуються поступово, нарощуючи масу з менших тіл. Альтернативною гіпотезою є гравітаційна нестабільність — коли частини диска колапсують під власною вагою. Висока металічність екзопланет може бути свідченням швидкої акреції з великого запасу твердих речовин, доступного лише на ранніх етапах.

Наслідки раннього формування газових гігантів мають велике значення для розуміння не лише далеких екзопланет, але й структури власної планетарної системи. Наприклад, вважається, що Юпітер і Сатурн могли вплинути на орбіти Меркурія і Марса. Нові результати також пропонують методику оцінки маси твердих матеріалів, що може допомогти в подальших дослідженнях за участі, зокрема, телескопа Джеймса Вебба.