Научное сообщество получило значимое подтверждение наличия суб-юпитерной планеты в системе TWA 7 — молодой звезды, расположенной в созвездии Телец и принадлежащей ассоциации Твай Хидры. Открытие, опубликованное в июне 2025 года в журнале Nature, стало результатом анализа данных, собранных с помощью революционного инструмента — МИД-инфракрасного инструмента (MIRI) космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Эта планета значительно уступает по массе ранее напрямую обнаруженным планетам, что открывает новую эпоху исследований космоса и понимания формирования планетных систем.TWA 7 — звезда с возрастом около 6.4 миллионов лет, что делает ее одной из самых молодых объектов с подтвержденным наличием планетного диска.
Этот диск представляет собой остаток процессов формирования планет, состоящий из пыли и обломков, образовавшихся в результате коллизий более крупных тел. Ранее существовали лишь косвенные признаки потенциального присутствия планет, регулирующих структуру дисков у подобных молодых звезд, однако непосредственно зафиксировать объекты ранее не удавалось. Новое исследование фокусируется на обнаружении объекта на расстоянии около 52 астрономических единиц (примерно 7,7 миллиарда километров) от звезды — на таком удалении, что позволяет избежать ближнего яркого свечения родительской звезды и обнаружить холодные Планеты. Один из уникальных факторов успешного наблюдения заключался в том, что диск вокруг TWA 7 обладает практически «видом сверху» — то есть орбитальная плоскость диска ориентирована практически под прямым углом к линии зрения Земли. Такая геометрия позволяет точно определять радиальные структуры и исключить ошибки проекции.
Использование MIRI на JWST позволило астрономам добиться беспрецедентной чувствительности в среднеинфракрасном диапазоне, что стало решающим для обнаружения слабого теплового излучения от суб-юпитерного объекта обнаруженного у TWA 7. Изображение, полученное в узкополосном фильтре на около 11.3 микрометров, показало наличие трех источников в непосредственной близости от звезды. Один из них был идентифицирован как звезда на заднем плане, второй — как вероятный красный объект галактического происхождения, а третий — уникальный объект, не соответствующий ни одной из известных категорий звездных или экзотических объектов.Ученые тщательно провели анализ возможных альтернатив, исключая вероятность, что этот объект связан с Солнечной системой (например, это не мог быть малый объект с очень медленным собственным движением).
Аналогично, маловероятной оказалась гипотеза о фоновом галактическом объекте, учитывая его расположение в диске и статистическую вероятность обнаружения такой галактики в зоне радиусом всего 1,5 угловой секунды от TWA 7 — она составляет всего около 0,34%. Таким образом, основной и осмысленный вывод сводится к тому, что данный объект — это суб-юпитерная планета с температурой около 320 Кельвинов (около 47 градусов Цельсия), что делает ее относительно холодной в сравнении со многими ранее выявленными экзопланетами.Масса планеты была оценена в 0,3 массы Юпитера (приблизительно 100 масс Земли) с использованием моделей эволюции и атмосферы, принимая во внимание возраст системы и фотометрические данные. Сопоставление с существующими моделями позволило подтвердить такую оценку и при этом выявить необходимость повышенной металлургии (богатства тяжелыми элементами) в атмосфере планеты по сравнению с солнечным уровнем.Дальнейшие доказательства природы объекта подтвердились при помощи сравнения с детализированными компьютерными симуляциями динамики планет и дисков.
N-телесные симуляции показали, что планета с указанной массой и расположенная на орбите около 52 а.е., может объяснить наблюдаемую структуру узкого кольца R2, а также продемонстрировать образование депрессии плотности вокруг планеты в этом кольцевом диске. Аналогии с хорошо изученными системами, такими как β Пик, в которых планеты формируют явные структуры в окружающих дисках, усиливают уверенность в выводах исследования.Этот прорыв важен не только по причине прямого обнаружения относительно легкой планеты, но и открытия возможностей JWST для исследования холодных и малоиспаряющихся газовых гигантов, масса которых ранее была за пределами чувствительности инструментов прямого наблюдения.
Получение спектральных данных и фотометрии с высоким разрешением позволит в будущем более подробно изучить атмосферные характеристики данного мира, выявить присутствие облаков, вариаций температуры и химического состава.Планета TWA 7b (ориентировочно так назвали обнаруженный объект) предоставляет уникальную возможность сравнить процессы формирования и эволюции планетных систем с нашей Солнечной системой. Особенно интересно понять, как формируются и сохраняются суб-юпитерные по массе объекты в ранних этапах жизни звезд. Она также может стать ключевым объектом для дальнейших наблюдений, которые помогут проверить модели взаимодействия молодых планет с протопланетными и дебрис-дисками.Помимо чисто научной ценности, данное открытие активно демонстрирует эффективность и потенциал современных технологий наблюдения космоса.
JWST, работая в условиях минимального фона и применяя инновационные коронографы, позволяет видеть планеты, которые остаются недоступными для традиционных телескопов, в особенности в инфракрасном диапазоне, где излучение молодых холодных планет наиболее заметно. Эти достижения способствуют расширению границ астрономических исследований, позволяя детально изучать состав, климат и структуру экзопланет.Будущие исследовательские задачи включают получение дальнейших фотометрических и спектроскопических данных планеты TWA 7b, а также картирование диска в разных длинах волн — от видимого до миллиметрового — для лучшего понимания распределения частиц и воздействия планеты на свою среду. Кроме того, с течением времени наблюдения могут позволить выяснить параметры орбиты этой планеты — в частности, ее эксцентриситет, который критически влияет на структуру и стабильность кольцевого диска.Современные исследования систем вроде TWA 7 не только улучшают наши знания о механизмах планетообразования и эволюции, но и приближают науку к разгадке того, насколько типичны или уникальны условия и конфигурации планетных систем, похожих на Солнечную.
Выявление и характеристика таких объектов важны для моделирования будущих исследований и планирования целенаправленных наблюдений с помощью самых мощных астрономических инструментов.Подводя итог, открытие суб-юпитерной планеты TWA 7b в молодой системе TWA 7 подчеркивает значимость и перспективность применения телескопа Джеймса Уэбба для фундаментальных астрономических исследований. Оно открывает путь к исследованию менее массивных и более «землеобразных» объектов в отдаленных ювенильных планетных системах, что даст ключ к более общему пониманию процесса рождения и развития планет. Этот шаг знаменует новую веху в области экзопланетологии и динамики планетных дисков.
