Спиральные рукава обычно ассоциируются со спиральными галактиками, наполненными множеством звёзд, — такими, как Млечный Путь. Однако газ и пыль вокруг молодой звезды могут формировать такую же структуру.

Звезде MWC 758, расположенной примерно в 500 световых годах от Земли, по оценкам, всего несколько миллионов лет — практически младенец по сравнению с нашим «средневозрастным» Солнцем, которому около 4,6 миллиарда лет. И так же, как Солнце, когда оно было на стадии формирования, MWC 758 окружена протопланетным диском — материалом, из которого образуются планеты. Но с 2013 года астрономам известно о спиральном узоре, образующем два рукава в этом протопланетном диске.

Моделирование движения экзопланеты в спиральных рукавах вокруг родительской звезды (слева). Планетарная система MWC 758, наблюдаемая с помощью интерферометра LBTI (справа). L. Krapp and K. Kratter, University of Arizona

Обычно протопланетные диски рассеиваются в течение около 10 миллионов лет. Содержащиеся в них газ и пыль могут быть либо выброшены за границы солнечной системы, либо поглощены молодой звездой. Или же они могут стать строительными блоками для планет, спутников, астероидов и комет. Спиральные рукава в нерассеявшихся протопланетных дисках встречаются довольно часто: из 30 дисков, обнаруженных в относительно близких молодых звёздных системах, около 10 имеют спиральные рукава. Наблюдения за ними помогают узнавать больше о процессе формирования планет.

Доминирующая теория состоит в том, что спиральные рукава формируются, когда массивный газовый гигант притягивает материал, дрейфующий вокруг его родительской звезды. Большинство моделей формирования планет предполагают, что планеты-гиганты должны быть очень яркими вскоре после образования. И вокруг звезды MWC 758 такие планеты уже должны были быть обнаружены. Однако до сих пор астрономы не наблюдали планеты, которые сформировали бы спиральные рукава.

Исследователям из Университета Аризоны удалось обнаружить планету, пробороздившую спиральные рукава вокруг звезды MWC 758, с помощью интерферометра телескопа LBTI. В то время как на большинстве телескопов для поиска экзопланет используют короткие волны, LBTI наблюдает Вселенную на более длинных волнах в среднем инфракрасном диапазоне. В то время как планета MWC 758c была не видна на других телескопах, она не ускользнула от LBTI. Ведущий специалист по приборам этого телескопа Стив Эртель объяснил, что из-за теплового фона атмосферы Земли и самого телескопа более длинные красные волны труднее обнаружить, чем более короткие голубые.

Планетарная система MWC 758, наблюдаемая на интерферометре телескопа LBTI в инфракрасном диапазоне. На изображении видно, как экзопланета формирует спиральные рукава. L. Krapp and K. Kratter, University of Arizona

Команда предполагает, что планета видна на более длинных волнах по одной из двух причин: либо это планета с более низкой температурой, что характерно для экзопланет, либо она может быть всё ещё горячей после своего формирования, но окутана пылью. По словам учёных, планета, о которой идёт речь, стала самой холодной из обнаруженных экзопланет.

Если экзопланета окружена большим количеством пыли, это может указывать на то, что она всё ещё формируется и, например, собирает собственные спутники, как Юпитер миллиарды лет назад. 

Согласно другому сценарию, планета MWC 758c холодная, окружена меньшим количеством пыли и излучает больше света на более длинных волнах. Это может означать, что в молодых планетных системах планеты при формировании оказываются «холоднее», чем обычный диапазон их поиска. Ещё это может повлиять на модели формирования экзопланет и на методы, которые астрономы используют для их поиска. Получив больше информации, учёные смогут прогнозировать, где находятся другие необнаруженные экзопланеты, и получат представление об их особенностях.

Чтобы уточнить, какой из сценариев вероятнее, исследователи планируют повторные наблюдения за экзопланетой с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) в 2024 году.

Подробнее на iXBT