Несмотря на то, что планетарные кольца чрезвычайно распространены в Солнечной системе, их оказалось очень трудно обнаружить у миров, вращающихся вокруг других звезд. Исследования кольцевых систем вокруг более молодых далеких планет могли бы помочь прояснить, как выглядели планеты-гиганты нашей почти пятимиллиардной Солнечной системы в первые несколько миллионов лет.
За двадцать с лишним лет поисков ученым удалось лишь однажды обнаружить экзопланету с кольцами, ей оказался супер-сатурн J1407 B, вращающийся на 10-летней орбите вокруг своей звезды. Следующие наблюдения J1407 B будут возможны лишь в начале 2020-х годов. Но теперь, возможно, найден второй гигант с кольцами, наполовину скрытый в диске из газа и пыли, окружающем юную звезду.
С чего все начиналось
Несколько лет назад аспирант из Уорикского университета (Англия) Хью Осборн обнаружил необычную особенность в темной дымке вокруг звезды PDS 110. В течение почти двух лет данные о загадочном объекте лежали у него на столе. Позже, другой астроном при наблюдении той же звезды с помощью другого инструмента получил аналогичные данные. «В тот момент стало ясно, что это гораздо интереснее, чем я думал изначально», – говорит Хью Осборн.
Наблюдения, разделенные более чем 800 днями, были почти идентичными. Оба показали странное 25-дневное затемнение звезды – слишком долгое, чтобы объяснять его тенью планеты, проходящей через диск PDS 110. Осборн и его коллеги сделали вывод, что необычный сигнал может быть кольцевой системой вокруг ранее невидимого спутника, движущегося сквозь оставшийся после формирования звезды диск газа и пыли. Эти кольца раскинулись примерно на 50 миллионов километров (почти в 200 раз шире, чем кольца Сатурна, которые составляют около 280 000 километров). Такая огромная кольцевая система, по оценкам Осборна, могла удерживаться только массивным центральным объектом – потенциальной планетой-гигантом, превышающей Юпитер. В качестве альтернативы, невидимый спутник может быть коричневым карликом.
Контрольный выстрел
Орбита окольцованной планеты предполагает следующие наблюдения в сентябре 2017 года. Даже телескоп среднего размера должен быть способен обнаружить глубокую тень колец, подсвеченных звездой, что позволит астрономам-любителям наблюдать и изучать систему. Третий набор наблюдений должен предоставить ученым данные, которые подтвердят или опровергнут существование колец. «Одного раза недостаточно, чтобы убедить кого-либо. Даже два наблюдения могут быть не связаны. А вот три идентичных показателя вряд ли будут статистически случайными», – сказал Джоэл Кастнер, астроном из Рочестерского технологического института.
В отличие от колец Сатурна, которые находятся почти в той же плоскости, что и орбита планеты, предполагаемые кольца вокруг компаньона PDS 110 наклонены перпендикулярно, как у Урана, высунувшись выше околозвездного диска. Осборн говорит, что такое искажение может быть результатом взаимодействия с другой, невидимой планетой.
Не все так просто
Однако, не все астрономы уверены, что дело в кольцах. Несмотря на то, что они согласны с вероятным наличием материала, окружающим экзопланету, они не уверены в стабильности кольцевой системы. Когда мир пересекает диск звезды дважды за каждый оборот, материал, окружающий звезду, должен вытягивать любые кольца газа и пыли вокруг планеты, искажая их. «Это скорее всего будет облаком из обломков вместо колец, не напоминающим структуры вокруг Сатурна», – считает астроном Джеффрой Лесур из Института планетологии и астрофизики Гренобля (Франция).
Также возможно, что полученные данные не имеют ничего общего с планетой, а связаны с одним или несколькими скоплениями обломков, падающими обратно в околозвездный диск. Такие диски имеют тенденцию быть заполненными турбулентными потоками, которые выбрасывают материал из диска, только для того, чтобы затянуть его обратно. Обломки, выброшенные таким образом, могут слипаться в куски размером, согласующимся с наблюдениями. Тогда особенно долгоживущая группа или две самостоятельные группы, случайно возникшие в нужное время, могли бы объяснить наблюдаемое повторение.
Хотя такие сценарии возможны, они вряд ли будут давать два независимых, пока идентичных сигнала, на столь большом временном интервале. Кольца гравитационно удерживались бы на месте планетой, а свободные скопления были бы слабо связаны и подверглись бы изменению орбиты. Трудно понять, как они могли иметь ту же форму в то же время спустя 800 дней.
Подробные сентябрьские наблюдения должны помочь отличить кольца от глыб и даже показать структуры и промежутки внутри них. Если кольца подтвердятся, это будет потрясающе!
Первые несколько миллионов лет после формирования Сатурн и Юпитер, возможно, имели огромные кольца, которые каким-то образом отделялись, сливались в луны или падали на планеты. Наблюдение окруженных кольцами миров вокруг молодых звезд поможет ученым лучше понять, что могло произойти в ранней Солнечной системе.
