В системе WISPIT 2 нашли пылевое кольцо, которое не вписывается в модели формирования экзопланет

31.01.2026 13:36:00 | iXBT.com

Астрономы представили результаты самых детальных миллиметровых наблюдений молодой планетной системы WISPIT 2, выполненных с помощью радиоинтерферометра ALMA. Работа была посвящена поиску излучения от возможного околопланетного диска и картированию распределения пыли. Главный результат оказался неожиданным: между протопланетой WISPIT 2b, находящейся на расстоянии 57 астрономических единиц от звезды, и внутренним краем внешнего пылевого кольца на расстоянии 144,4 а. е. существует слишком большой разрыв, который невозможно объяснить её гравитационным воздействием.

Система WISPIT 2 стала известна после открытия в ней протопланеты в инфракрасном и H-альфа диапазонах. WISPIT 2b обращается вокруг звезды массой около 1,08 массы Солнца, демонстрирует признаки активной аккреции и имеет массу порядка пяти масс Юпитера. Протопланета находится в зазоре между пылевыми структурами.

Наблюдения проводились с помощью ALMA на длине волны 0,88 миллиметра и обеспечили угловое разрешение около 25×17 миллисекунд дуги, соответствующее линейному разрешению 3,3×2,2 астрономической единицы. Общее время наблюдений составило 125 минут, а среднеквадратичный уровень шума — около 16,6 µJy (микроянский, производная единица спектральной плотности потока излучения, которая широко используется в радиоастрономии для измерения интенсивности электромагнитного излучения от небесных объектов). Однако использование только длинных баз привело к пространственной фильтрации, появлению северо-южных артефактов и невозможности эффективной самокалибровки. Дополнительные наблюдения со средними и короткими базами ожидаются к лету 2026 года.

Изображение сгенерировано: Grok

В миллиметровом диапазоне система демонстрирует простую структуру: обнаружено только одно узкое пылевое кольцо, резко отличающееся от сложной картины в рассеянном свете. Полученный радиус кольца составляет 144,4 астрономической единицы, ширина — 7,2 астрономической единицы. Наклон диска равен примерно 45,7°, а позиционный угол — около 178,6°, что хорошо согласуется с инфракрасными измерениями.

Анализ остаточных изображений выявил слабые структурированные артефакты, указывающие на неполноту простой модели. Тем не менее основной вывод остаётся устойчивым: крупные миллиметровые частицы пыли сосредоточены исключительно во внешнем кольце. Это свидетельствует об эффективном радиальном захвате пыли — процессе, при котором частицы накапливаются в области максимального давления газа и перестают мигрировать к звезде.

Излучение от возможного околопланетного диска у WISPIT 2b обнаружено не было. Дальнейшая оценка наблюдений показала, что источник можно было бы уверенно обнаружить только при потоке не ниже примерно 45 µJy на уровне 3σ и 75 µJy на уровне 5σ. Используя предел 75 µJy, авторы получили ограничения на свойства диска: в оптически тонком случае масса миллиметровой пыли не превышает 0,009 массы Земли при температуре около 26 Кельвинов, а в оптически толстом случае радиус диска не может быть больше 0,62 а. е. Это указывает на отсутствие крупного плотного околопланетного диска.

Ключевая проблема системы связана с шириной зазора между планетой и кольцом, которая достигает почти 90 астрономических единиц. Современные гидродинамические модели показывают, что планета массой около 5 масс Юпитера не способна создать такой разрыв, и на соответствующих диаграммах WISPIT 2b выглядит выбросом. Авторы рассматривают четыре возможных объяснения: наличие второй планеты в районе 130 астрономических единиц, эксцентричную орбиту WISPIT 2b, недооценку её массы до 10–15 масс Юпитера или неполноту используемых моделей. Масса около 15 масс Юпитера объяснила бы некоторые существующие модели и наблюдения 2013 года, но противоречит инфракрасной фотометрии и требует сценария «холодного старта» или сильного поглощения.

В целом работа показывает, что система WISPIT 2 обладает одной из самых больших известных миллиметровых полостей среди протопланетных дисков. Отсутствие заметного околопланетного диска и несоответствие между массой планеты и структурой диска указывают на сложную динамику формирования системы. Если текущие оценки массы WISPIT 2b верны, то наиболее вероятным остаётся существование второй, менее массивной планеты. Будущие наблюдения кинематики газа и детальное гидродинамическое моделирование должны проверить эти гипотезы и прояснить механизмы формирования этой необычной планетной системы.

Подробнее

Читайте также