Наше привычное представление о планетах, вращающихся вокруг звезды — картина, знакомая нам по Солнечной системе — может быть пересмотрено благодаря новому исследованию. Учёные предполагают, что гигантские свободно плавающие планеты способны формировать собственные планетные системы. Если это подтвердится, окажется, что такие системы могут существовать без центральной звезды.

Эти «сиротские» планетные системы будут значительно меньше Солнечной системы и обладать лишь малой долей её общей массы.

Открытие стало возможным благодаря данным космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST), который изучил молодые изолированные объекты массой от 5 до 10 масс Юпитера. В отличие от планет Солнечной системы, они не привязаны к звёздам, свободно дрейфуя в космическом пространстве.

Такие тела могли сформироваться так же, как звёзды — из коллапсирующих облаков газа и пыли. Однако, в отличие от звёзд, они не набрали достаточной массы для запуска термоядерного синтеза в ядре, что делает их похожими на «несостоявшиеся звёзды» — коричневые карлики, но с ещё меньшей массой (коричневые карлики имеют массу от 13 до 80 масс Юпитера). Другая теория гласит, что часть свободных планет возникла в протопланетных дисках вокруг звёзд, но была выброшена из своих систем из-за гравитационных взаимодействий с соседними планетами или пролетающими светилами.

«Наше исследование показывает, что материал для формирования планет может существовать даже вокруг объектов размером с Юпитер, одиноко движущихся в пространстве. Это означает, что планетные системы — не исключительная прерогатива звёзд. Они способны появляться и вокруг беззвёздных миров», — заявила Белинда Дэмиен, ведущий автор работы из Университета Сент-Эндрюс.

Как обнаружить космических странников?

Свободно плавающие планеты, считающиеся наименее массивными объектами, образующимися из изолированных облаков газа, сложно изучать из-за их слабого свечения. Однако основная часть их излучения приходится на инфракрасный диапазон, который идеально регистрирует JWST.

Учёные направили телескоп на восемь молодых планет-изгоев. Наблюдения, проведённые в 2024 году, показали, что их массы близки к юпитерианской. У шести объектов обнаружено инфракрасное излучение от тёплой пыли, окружающей их, — признак наличия протопланетных дисков, аналогичных тем, что формируют планеты вокруг молодых звёзд.

Ещё более интригующим стало обнаружение в дисках силикатных частиц — признак начала формирования каменистых планет, подобных Земле. Ранее силикаты наблюдались у звёзд и коричневых карликов, но впервые их нашли вокруг столь маломассивных свободных планет. Исследование подтверждает, что протопланетные диски вокруг таких объектов могут сохраняться миллионы лет — достаточный срок для рождения планет.

«Эти данные демонстрируют, что объекты массой с газовые гиганты способны создавать миниатюрные аналоги Солнечной системы — меньше нашей в 100 раз по массе и размерам», — пояснил руководитель группы астрономов Алекса Шольц.

Хотя существование мини-систем пока остаётся гипотезой, учёные намерены подтвердить его. «Следующий шаг — обнаружить такие системы напрямую», — говорит Шольц. Если это удастся, представления о разнообразии планетных систем во Вселенной придётся переписать.

Открытие также ставит новые вопросы: способны ли подобные системы поддерживать условия для жизни? Могут ли их спутники обладать атмосферами или океанами? Ответы, возможно, дадут будущие миссии телескопов, таких как Nancy Grace Roman или Euclid.

Исследование опубликовано 30 июля в The Astronomical Journal.

Астрономы отмечают, что обнаружение силикатов вокруг свободных планет — лишь первый шаг. Дальнейшие наблюдения с JWST помогут определить состав и динамику их дисков. Например, поиск воды или органических молекул укажет на потенциал для возникновения жизни. Кроме того, моделирование покажет, как гравитация одиноких планет влияет на формирование спутников.

Не исключено, что в ближайшие десятилетия человечество обнаружит целую популяцию блуждающих систем, каждая из которых станет уникальной лабораторией для изучения эволюции планет в экстремальных условиях.