Астрономы представили подтверждённые данные о существовании самой молодой планеты, когда-либо идентифицированной. Газовый гигант Elias 2-24 b имеет массу от 1,9 до 4 масс Юпитера и возраст менее одного миллиона лет. Ранее известные рекордсмены — планеты у звёзд PDS 70 и WISPIT 2 — были старше пяти миллионов лет.

Этот разрыв не только временной, но и принципиальный: существующие теоретические модели предполагают, что формирование подобного объекта занимает приблизительно пять миллионов лет. Elias 2-24 b расположена на расстоянии в 55 астрономических единиц от своей звезды — это в десять раз дальше, чем Юпитер находится от Солнца — и уже завершила процесс формирования.

«Даже наиболее совершенные модели не учитывают некоторые ключевые процессы», — отметил Лукас Сьеза, профессор Института астрофизических исследований Чили и один из авторов исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal Letters.

Этот вопрос оставался без ответа около десяти лет. В середине 2010-х массив радиотелескопов ALMA, расположенный в чилийской пустыне Атакама, зарегистрировал в протопланетном диске звезды Elias 2-24 узкую область — признак возможного наличия планеты, формирующей орбиту. Затем «Очень большой телескоп» Европейской южной обсерватории (VLT) смог различить тусклый объект в этой области. Однако убедительных доказательств планетной природы не было: на таких расстояниях и в плотном пылевом облаке подобный объект может быть ошибочно принят за артефакт изображения или фоновую звезду. Исследователи из Университета Диего Порталеса изучили архив обсерватории Кека на Гавайях и обнаружили тот же объект на снимках 2018 и 2020 годов, сделанных с использованием коронографа, который затемняет свет звезды и позволяет детально рассмотреть окружающее пространство. Объединив наблюдения, полученные в разное время, команда проследила за движением объекта и исключила вероятность того, что это фоновый источник, с уровнем достоверности выше 3σ.

Фотометрическое измерение светимости позволило оценить массу планеты, сравнив её с эволюционными моделями для объектов возрастом приблизительно миллион лет. В результате был получен диапазон от 1,9 до 4 масс Юпитера; при этом исследователи отмечают, что это является верхней оценкой. Учитывая юный возраст планеты и продолжающийся процесс аккреции вещества из окружающего диска, аккреционное свечение может искажать её собственную светимость, приводя к завышению оценки массы.

Отсутствие спиральных рукавов — характерных признаков гравитационной неустойчивости — и структура образовавшегося зазора в диске указывают на то, что гигантская планета сформировалась посредством аккреции ядра: сначала формируется твёрдое ядро, которое постепенно увеличивает свою массу, а затем быстро притягивает газовую оболочку. Интересно, что состояние планеты лучше всего соответствует моделям «горячего старта», хотя аккреция ядра обычно связывают с более холодными условиями формирования. Это противоречие разрешается, если принять во внимание, что массивное ядро и неэффективный процесс охлаждения в ходе аккреции могут привести к нагреву планеты до температур, характерных для «горячего» сценария.

Обнаружение Elias 2-24 b демонстрирует возможность формирования планет-гигантов на значительном удалении от звезды менее чем за миллион лет — что в пять раз быстрее, чем считалось ранее. Это подтверждает гипотезу о том, что зазоры, которые часто наблюдаются в молодых протопланетных дисках, действительно созданы экзопланетами, а не другими факторами. В дальнейшем планируется использовать недавно запущенный космический телескоп Nancy Grace Roman с более совершенным коронографом.