Астрономические исследования подтвердили наличие самой молодой экзопланеты, о которой известно на данный момент. Планета Elias 2-24 b не достигла даже миллиона лет от момента своего рождения, имеет массу, сопоставимую с Юпитером, и продолжает увеличиваться в размерах, находясь внутри газопылевого диска, окружающего юную звезду. Ранее самой молодой подтвержденной планетарной системой было более пяти миллионов лет.

Elias 2-24 b вращается вокруг звезды Elias 2-24 на расстоянии приблизительно 450 световых лет от Земли. Эта планета расположена внутри протопланетного диска – остаточного вещества, которое не вошло в состав звезды и постепенно превращается в планеты. Полученные данные свидетельствуют о том, что Elias 2-24 b продолжает поглощать вещество из этого диска, демонстрируя одну из самых ранних стадий формирования, когда-либо зафиксированную у экзопланеты с подтвержденным статусом.

Первые признаки возможного существования планеты в данной системе были замечены еще до ее окончательного подтверждения. Радиоинтерферометр ALMA выявил в диске Elias 2-24 заметную кольцевую структуру с разрывом. Подобные дефекции часто возникают, когда формирующаяся планета аккумулирует вещество и своим гравитационным полем влияет на распределение газа и пыли вокруг звезды. Впоследствии, Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории зарегистрировал в этой области слабое излучение, однако этих данных оказалось недостаточно для однозначного подтверждения наличия планеты.

Группа ученых под руководством Андреа Бернарди из Университета Диего Порталеса (Чили) проанализировала архивные данные, полученные обсерваторией Кека на Гавайях. Исследователи рассмотрели наблюдения семи молодых звезд, сделанные с помощью инструмента NIRC2 и вихревого коронографа. Коронограф предназначен для блокирования яркого света звезды, что позволяет выявлять значительно более тусклые объекты, расположенные поблизости.

В хранилище были обнаружены снимки тусклого объекта, расположенного в системе Elias 2-24, полученные в 2018 и 2020 годах. Проанализировав данные наблюдений за разные годы, ученые отследили траекторию его движения. Эта траектория соответствовала движению тела, гравитационно связанного с системой Elias 2-24, а не далёкой фоновой звезде или артефакту изображения. Объединенные данные, полученные обсерваториями Кека, ALMA и Очень большого телескопа, позволили установить, что объект является планетой Elias 2-24 b.

Планета вращается на расстоянии приблизительно в 55 раз большего размера, чем расстояние от Земли до Солнца. Это эквивалентно примерно 55 астрономическим единицам и более чем в десять раз превышает расстояние между Юпитером и Солнцем. При этом Elias 2-24 b уже приобрела массу, сопоставимую с массой Юпитера, несмотря на то, что возраст всей системы составляет менее одного миллиона лет.

Такое сочетание возраста планетарной системы, массы планеты и её удалённости от звезды накладывает существенные ограничения на существующие модели формирования газовых гигантов. Согласно оценке, предоставленной NASA, формирование планеты с массой Юпитера на орбите, аналогичной юпитерианской, может занять около 5 миллионов лет, а на более отдаленных орбитах этот процесс должен протекать ещё медленнее. Планета Elias 2-24 b сформировалась значительно быстрее и на большем расстоянии от своей звезды.

Ранее рекорд принадлежал сразу четырём молодым планетам — двум объектам в системе PDS 70 и двум планетам системы WISPIT 2. Возраст всех этих планетных систем превышает пять миллионов лет. Открытие Elias 2-24 b позволило снизить оценку минимального возраста подтверждённой планеты более чем в пять раз.

Положение Elias 2-24 b внутри узкой зоны протопланетного диска служит прямым свидетельством связи подобных структур с формированием планет. Хотя кольца и разрывы часто встречаются на дисках молодых звёзд, они сами по себе не являются доказательством наличия планеты. В системе Elias 2-24 удалось непосредственно зафиксировать планету в том месте, где ранее структура диска указывала на её возможное существование.

Полученные данные соответствуют модели формирования газовых гигантов посредством аккреции на твёрдое ядро. Согласно этой модели, сначала из пыли и каменистого материала формируется массивное ядро, которое затем начинает активно поглощать окружающий газ. Однако чрезвычайно юный возраст Elias 2-24 b указывает на то, что некоторые этапы этого процесса могут протекать быстрее, чем это предсказывают существующие теоретические представления.

Исследование столь молодых планет затруднено из-за присутствия вещества протопланетного диска и интенсивного излучения родительской звезды. Elias 2-24 b находится на границе возможностей современных приборов прямого наблюдения за экзопланетами. Более совершенные коронографы позволят обнаруживать молодые планеты, расположенные ближе к своим звёздам, и установить, как часто газовые гиганты успевают сформироваться в течение первого миллиона лет существования системы.

Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.