Использование инфракрасных данных телескопа Subaru, расположенного на Гавайях, помогло международной команде астрономов получить изображение гигантской планеты, вращающейся вокруг яркой звезды GJ 504. Размеры обнаруженной экзопланеты, получившей название GJ 504b, соизмеримы с размерами четырёх Юпитеров. Примечательно, что GJ 504b является экзопланетой с самой низкой массой, которая вращается за пределами Солнечной системы вокруг звезды, по массе и спектральным характеристикам почти не отличающейся от Солнца, которую астрономам удалось сфотографировать напрямую с использованием наземных методов прямой визуализации.
Как отмечает член команды, сделавшей открытие, Michael McElwain из Goddard Space Flight Center, если бы астрономам всё же удалось достигнуть этой экзопланеты, то они бы увидели пылающий от жара шар темно-вишнёвого цвета. По словам учёного, наблюдения через инфракрасную камеру показывают, что GJ 504b является более синей, нежели другие из обнаруженных экзопланет. Это может свидетельствовать, что её атмосфера представлена меньшим количеством облаков.
Экзопланета удалена от своей родительской звезды на расстояние примерно в 9 раз превышающей удалённость Юпитера от Солнца. Столь существенное расстояние является препятствием для выведения теоретических идей относительно того, как именно происходит формирование гигантских экзопланет.
Согласно наиболее распространённой модели, названной моделью аккреции (модель основного прироста), подобные Юпитеру планеты берут своё начало в насыщенном газом и обломками диске, окружающем молодую звезду. Ядро, образуется, как привило, в результате столкновения комет и астероидов. Как только оно достигает достаточной массы, гравитация ядра притягивает газ из диска, образуя планету.
Модель аккреции применима для экзопланет, орбита которых аналогична орбите Нептуна (30 астрономических единиц от родительской звезды). Для миров, расположенных дальше от своих звёзд такой процесс образования является весьма проблематичным. GJ 504b находится на расстоянии примерно 43,5 астрономических единиц от своей звезды.
По словам учёного Markus Janson из Принстонского университета, формирование экзопланеты GJ 504b невозможно объяснить общепринятой моделью. Исследователь также отмечает, что в связи с этим ему и его команде предстоит изучить альтернативные теории формирования, либо же пересмотреть и внести поправки в модель аккреции.
Исследования являются частью Strategic Explorations of Exoplanets and Disks with Subaru (SEEDS) – проекта, в рамках которого астрономы с помощью Subaru Telescope планируют получить изображения внесолнечных планет, а также протопланетных дисков, окружающих несколько сотен ближайших звёзд. Пятилетний проект, возглавляемый Motohide Tamura из NAOJ (Национальная астрономическая обсерватория Японии) стартовал в 2009 году.
Метод прямого отображения является не только самым важным методом для наблюдения планет вокруг звёзд, но и самым сложным.
Masayuki Kuzuhara, возглавляющий команду открывателей, объясняет, что визуализация позволяет астрономам получить информацию о яркости планеты, температуре, атмосфере и специфике орбиты, но ввиду того, что экзопланеты планеты чрезвычайно слабы и порой расположены близко к своим родительским звёздам, попытки фиксации с помощью наземных телескопов соизмеримы с попытками сделать снимки светлячков около прожектора.
Subaru позволяет проектировать изображения в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью новой системы адаптивной оптики телескопа, которая компенсирует размытость атмосферы Земли, и двух инструментов InfraRed Camera и Spectrograph. Сочетание таких аппаратных средств даёт возможность астрономам фиксировать даже самые слабые экзопланеты.
Исследователи предполагают, что температура GJ 504b приблизительно равна 460 по Фаренгейту (237 С). Экзопланета вращается вокруг звезды GJ 504, которая находится в созвездии Дева. Звезда намного жарче Солнца и практически неразличима невооружённым глазом. Возраст системы GJ 504, удаленной от Земли на расстояние порядка 57 световых лет, по предположениям учёных, оценивается приблизительно в 160 млн. лет.
Такие молодые звездные системы являются самыми привлекательными объектами для прямых отображений экзопланет, поскольку их планеты, ввиду недлительного существования, не успели потерять большую часть тепла, что значительно повышает яркость их инфракрасного излучения.
Michael McElwain подытожил, что Солнце прошло примерно полпути своего жизненного цикла, а GJ504 – всего 30-ю часть его возраста. Команда исследователей считает, что изучение этой звездной системы походит на наблюдение за Солнечной системой «в юности».
