На этом снимке показаны некоторые из двойных планет-гигантов, впервые обнаруженных в скоплении туманности Ориона.
JWST продолжает оправдывать свои ожидания, открывая тайны, недоступные для других телескопов. Одно из его менее известных наблюдений касается свободно плавающих планет (FFP). Эти планеты не имеют гравитационной связи ни с одной звездой и их трудно обнаружить, поскольку они излучают очень мало света. Когда JWST выявил 42 таких объекта в Кластере Ориона, астрономы получили возможность изучить их более подробно.
FFP в Кластере Орион (ONC) называются бинарными объектами с массой Юпитера (JuMBOs). Их масса варьируется от 0,7 до 13 масс Юпитера, а расстояния между ними колеблются от 28 до 384 астрономических единиц. Эти большие расстояния выделяют их среди других подзвёздных бинарных объектов, которые имеют расстояния менее 10 астрономических единиц. Их существование на таких широких расстояниях ставит под сомнение теории, объясняющие, как формируются подзвёздные и планетарные объекты.
Астрономы провели новое исследование, чтобы выяснить, как эти объекты могут выживать в густых звездообразующих регионах. Исследование под названием «Могут ли бинарные системы планет выжить в звездообразующих регионах?» было принято к публикации в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества». Главный автор — Ричард Паркер из Университета Шеффилда. Статья доступна на сервере предварительных публикаций arXiv.
Ученые задаются вопросами о способности JuMBOs выживать в густых звездообразующих регионах, и ONC является самым плотным звездообразующим регионом в пределах 500 парсеков от Солнца. Исследователи отмечают, что многие исследования сообщают о том, что звёздные пролёты нарушают как звёздные, так и подзвёздные бинарные системы в таких регионах, как ONC. Ученые хотели выяснить, представляют ли 42 JuMBOs в ONC только выживших, и если многие другие образовались, но не выжили.
«В этом письме мы исследуем, могут ли бинарные системы планет выжить в густых звездообразующих регионах, и какие последствия это имеет для JuMBOs, наблюдаемых с помощью JWST», — объясняют исследователи. Ключевым моментом в этой работе являются чрезвычайно большие расстояния между парами. Такие широкие расстояния делают их более уязвимыми к разрушению, поскольку их гравитационное взаимодействие ослабевает из-за расстояния.
Чтобы выяснить это, они провели N-телесные симуляции, показывающие эволюцию бинарных систем планет в звездообразующих регионах. Они использовали различные значения для начальной функции массы, распределения расстояний в бинарных системах планет и локальной звёздной плотности.
«Относительно широкие бинарные системы планет и их сравнительно небольшие связывающие энергии делают их уязвимыми к разрушению во всех наших смоделированных звездообразующих регионах», — пишут авторы.
«Ясно из этих симуляций, что значительная часть наблюдаемых JuMBOs не выживет в звездообразующем регионе с плотностью, сопоставимой с большинством ближайших звездообразующих регионов», — объясняют авторы. Они также отмечают, что более широко расположенные системы разрушаются чаще, чем близко расположенные, что ожидаемо.
Результаты также показывают, что звёздная плотность, типичная для многих ближайших звездообразующих регионов, уничтожит многие JuMBOs в ONC независимо от их начального расстояния. «Это подразумевает, что должно образоваться еще больше систем, чем 42, указанные в работе Пирсона и Макагрейна (2023), учитывая конечную бинарную долю 0,5 даже в наших симуляциях с низкой плотностью», — пишут авторы.
Кроме того, результаты также предполагают, что может существовать еще больше широких JuMBOs, чем те, что были наблюдаемы в ONC, и что «... эти более широкие системы будут еще более подвержены динамическому разрушению, чем наблюдаемые системы».
Это означает, что должно было образоваться гораздо больше JuMBOs, и это ставит под сомнение наши представления о механизмах их формирования.
Существует несколько предложенных механизмов формирования, один или несколько из которых могут объяснить существование JuMBOs. К ним относятся фрагментация диска в протопланетных дисках, турбулентная фрагментация в молекулярных облаках, аналогичная процессу звездообразования, неудачное аккреционное ядро, динамическое захватывание и выброс бинарных звёзд. Проблема всех этих механизмов заключается в том, что они должны объяснять не только сам процесс формирования, но и очень большие расстояния между JuMBOs.
Какой бы механизм ни был ответственным, он должен быть эффективным. Исследование показывает, что, хотя JWST обнаружил лишь 42 JuMBOs, гораздо больше должно было образоваться до того, как они были разрушены.
На данный момент ни один из предложенных механизмов не может этого объяснить.
