Недавно проведенный анализ атмосферы экзопланеты PDS 70b, вращающейся вокруг далекой звезды, заставил ученых пересмотреть устоявшиеся представления о процессе формирования планет. До недавнего времени господствовала теория, согласно которой состав атмосферы новорожденной планеты должен практически полностью повторять элементный состав протопланетного диска – своеобразного "строительного материала", из которого она возникла. Однако новое исследование, проведенное специалистами Северо-Западного университета, представило убедительные доказательства обратного. Ученые обнаружили поразительное несоответствие между атмосферой PDS 70b и веществом окружающего ее диска.
Неожиданное открытие имеет фундаментальное значение, поскольку до сих пор возможности прямого изучения атмосфер экзопланет оставались крайне ограниченными. Однако благодаря последним достижениям в области астрономического оборудования, в частности, возросшей мощности обновленного телескопа имени Кека, ученым удалось получить детальные спектральные данные экзопланеты PDS 70b, расположенной относительно недалеко от нас – всего в 366 световых годах. Выбор этой молодой звездной системы в качестве объекта исследования не случаен: PDS 70 предоставляет уникальную "лабораторию" для изучения процессов формирования планетных систем, поскольку в ее окрестностях уже обнаружены два газовых гиганта. Применяя специальные методы блокировки яркого света центральной звезды, астрономам удалось зафиксировать слабое излучение от планеты PDS 70b, чья масса примерно втрое превышает массу Юпитера, и проанализировать состав ее атмосферы.
К удивлению исследователей, измеренное соотношение углерода к кислороду в атмосфере PDS 70b оказалось значительно ниже, чем в окружающем протопланетном диске. Как отметил руководитель исследования, Дино Чи-Чунь Хсу, первоначальные ожидания строились на предположении о близком соответствии этих величин. Полученные результаты свидетельствуют о том, что традиционная модель формирования планет, предполагающая прямое "наследование" планетой состава диска, является излишне упрощенной и не учитывает ряд важных факторов.
В настоящее время ученые предлагают несколько гипотез, способных объяснить обнаруженное расхождение. Одним из возможных объяснений является неравномерное накопление твердого вещества из диска на разных этапах формирования планеты, что могло привести к преимущественному обогащению планеты определенными элементами. Другая версия заключается в том, что PDS 70b сформировалась на более ранней стадии эволюции диска, когда ее состав еще не был обогащен углеродом до наблюдаемого в настоящее время уровня. Таким образом, планета могла точно соответствовать составу диска на момент своего рождения, но со временем состав диска изменился.
Дальнейшие исследования этой и других молодых планетных систем необходимы для уточнения механизмов формирования планет. В ближайших планах исследовательской группы – детальное изучение атмосферы второй экзопланеты системы PDS 70 – PDS 70c. Кроме того, для получения более полной картины требуется проведение аналогичных наблюдений за другими протопланетными дисками, что позволит выявить общие закономерности и тонкости процесса формирования планет.