Планеты формируются из газа и пыли диска, окружающего молодую звезду. Пока диск не рассеется, разглядеть планеты почти невозможно. Впрочем, порой диск искривляется и смещается. В случае звезды IRAS 04125+2902 ученым повезло: диск обнажил очень молодую экзопланету.
Транзитный метод — один из основных способов обнаружения экзопланет. Он позволяет определить размер объекта, а также выявить наличие атмосферы и даже оценить ее состав. К сожалению, метод работает только при удачном расположении системы, когда экзопланеты пролетают между нами и звездой, совершают транзит. Тогда по изменению излучения светила ученые могут выявить наличие экзопланеты.
По данным архива NASA, транзитным методом открыли более 4,3 тысячи из 5,8 тысячи подтвержденных экзопланет. При этом лишь пара десятков транзитных экзопланет летает у звезд возрастом от 10 до 40 миллионов лет.
Считалось, что уловить транзитным методом более молодые экзопланеты почти невозможно — ведь они наверняка скрыты плотной пылью протопланетного диска. К тому же в столь юном возрасте они еще не успели пройти все этапы формирования, что усложняет обнаружение.
Тем не менее сегодня мы знаем, что внутренняя часть диска довольно быстро рассеивается, а внешняя иногда искривляется и смещается. Именно это произошло с диском звезды IRAS 04125+2902.
За IRAS 04125+2902 астрономы следят с помощью космического телескопа TESS с 2019 года. Так удалось поймать 17 транзитов экзопланеты IRAS 04125+2902 b. Полученные результаты ученые подкрепили наблюдениями с телескопов обсерватории Лас-Кумбрес (LCO). Статья с описанием открытия опубликована в журнале Nature.
Переменная звезда IRAS 04125+2902 типа Т Тельца расположена в молекулярном облаке Тельца, потенциально ближайшей к нам области звездообразования, на расстоянии 522 световых лет от Солнечной системы. По оценке авторов новой научной работы, IRAS 04125+2902 примерно 3,3 миллиона лет, а значит, и экзопланета не старше. Более того, она в три раза младше предыдущей транзитной рекордсменки.
Есть несколько таких же молодых звезд с экзопланетами, которые были обнаружены прямыми наблюдениями, а также есть несколько неподтвержденных экзопланет, открытых методом радиальных скоростей. Все эти экзопланеты очень массивные, некоторые даже близки к коричневым карликам. Новая экзопланета IRAS 04125+2902 b, когда «повзрослеет», станет небольшой, хотя сейчас она размером с Юпитер, примерно в 10,7 раза больше Земли.
Планеты возрастом от 10 до 700 миллионов лет обычно большие, но значительно менее плотные, чем их старшие «братья». Так юные газовые гиганты на протяжении первых 20-30 миллионов лет в 1,4-2 раза больше Юпитера. Масса открытой экзопланеты — менее 0,3 массы Юпитера. Получается, статистически это не настоящий гигант, а раздутый предшественник субсатурна (в четыре-семь раз больше Земли) или даже субнептуна (в 1,5-4 раза больше Земли). Предположение подкрепляется тем, что и звезда небольшая — 0,7 массы Солнца. У небольших звезд редко встречаются огромные экзопланеты.
Внутренняя зона протопланетного диска рассеялась до расстояния около 20 астрономических единиц (астрономическая единица — среднее расстрояние от Земли до Солнца). В Солнечной системе это орбита Урана. Экзопланета с орбитальным периодом 8,8 земного дня летает на расстоянии около 0,077 астрономической единицы от светила (у Меркурия — 0,39 астрономической единицы).
Астрономы смогли засечь планету транзитным методом, потому что внешняя часть диска сильно наклонена. Наклон можно было бы объяснить плоскостью вращения звезды, но она примерно совпадает с орбитальной плоскостью экзопланеты. Также повлиять на диск мог компаньон звезды, но его движение тоже скорее совпадает с движением звезды и экзопланеты. В общем, ученые не смогли объяснить наклон диска.
В компьютерных моделях областей с активным звездообразованием внешние области протопланетных дисков нередко смещаются и искривляются от взаимодействия с объектами в окружении звезды. Например, менять форму диска может вещество, «падающее» из облака в звезду. Астрономам попадаются искривленные диски, но пока не известно, насколько часто они встречаются.
Исходя из массы и размеров планеты можно предположить, что у нее достаточно раздутая атмосфера — отличная цель для дальнейших наблюдений с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб». Уточнить динамику системы позволят новые данные радиотелескопов ALMA. Также стоит продолжить поиск подобных объектов в скоплениях молодых звезд. Возможно, во многих юных системах настолько «кривые» диски.