Открытие было сделано во время наблюдения за красным карликом TW Гидры в одноимённом созвездии, находящемся в 176 световых годах от Земли. В протопланетном диске из звёздного газа и микроскопических осколков учёные обнаружили пробел, что свидетельствует о том, что в этой области формируется молодая планета. Ширина диска TW Гидры составляет примерно 66 миллиардов километров, а ширина пробела — три миллиарда километров.
Данные, полученные при помощи космического телескопа Hubble, показали астрономам интересное явление — формирование планеты в необычном удалении от родительской звезды. Из 900 экзопланет, существование которых сегодня подтверждено, эта единственная, которая расположена аж в 12 миллиардах километров от собственного светила. Для сравнения, Земля удалена от своей родительской звезды на 149 миллионов километров.
По расчётам учёных, масса молодой планеты относительно невелика: она должна составлять от шести до 28 масс Земли. Чтобы лучше понимать: Юпитер приблизительно в 1300 раз тяжелее нашей планеты. При этом, если бы планета TW Гидры обращалась вокруг Солнца, то её орбита располагалась бы вдвое дальше от него, чем орбита Плутона — самой отдалённой планеты Солнечной системы.
Считается, что планеты формируются более 10 миллионов лет. Процесс протекает медленно из-за того, что небесное тело постоянно наращивает слои из космического мусора, осколков и газа протопланетного диска родительской звезды.
Планете, удалённой от звезды на 12 миллиардов километров, требуется в 200 раз больше времени на формирование, чем Юпитеру, расположенному в 800 миллионах километров от Солнца.
Такая медлительность объясняется тем, что чем дальше от звезды находится протопланета, тем меньше материала для строительства находится вблизи неё и ниже её орбитальная скорость. Простые подсчёты показывают, что планете TW Гидры потребуется приблизительно два миллиарда лет на полноценное формирование!
Самой же звезде всего восемь миллионов лет, что по звёздным меркам можно считать прямо-таки младенчеством, и потому непонятно, когда же TW Гидры успела обзавестись планетами. Для «строительства» обращающихся вокруг неё небесных тел было недостаточно времени и материалов, тем более что масса этой звезды составляет всего 55% от массы Солнца.
«Наблюдать за такой системой невероятно интересно. Это самая лёгкая звезда со столь удалённой формирующейся планетой из всех, что мы видели», — говорит ведущий автор исследования Джон Дебис (John Debes) из Научного института космического телескопа.
Поскольку рассматриваемый случай не подходит под стандартную теорию формирования планет, астрономы вспомнили об альтернативном сценарии. В том случае, если в протопланетном диске появляются локальные гравитационные нестабильности, планета может сформироваться намного быстрее — всего за несколько тысяч лет.
«Если мы каким-то образом сможем подтвердить наличие планеты на орбите TW Гидры, можно будет сравнить её характеристики с характеристиками пробела в протопланетном диске. В таком случае мы пополним список теорий формирования планет, добавив случай столь удалённого от звезды и быстрого «строительства», — рассказывает Дебис.
Наблюдения за системой с наземной обсерватории ALMA показали, что зёрна протопланетного диска размером хотя бы с песчинку исчезают уже на расстоянии 8,8 миллиардов километров от звезды, то есть несколько ближе, чем находится пробел.
«Как правило, для формирования планеты необходимы довольно крупные материалы, размером с галечный камень. Если же у небесного тела нет даже песчинок, ему невероятно трудно вырасти до размеров планеты», — говорит Дебис.
Наблюдения в ближнем инфракрасном диапазоне излучения TW Гидры проводились с помощью инфракрасной камеры и мультиобъектного спектрометра телескопа «Хаббл» (NICMOS). Полученные данные исследователи сравнили с архивными данными оптических и спектроскопических наблюдений через обсерваторию «Хаббл». Дебис утверждает в пресс-релизе, что пробел в протопланетном диске был виден на всех длинах волн, что свидетельствует о наличии реальной физической структуры, а не помех какого-либо прибора.
Результаты исследования вскоре будут опубликованы в издании The Astrophysical Journal.
