Анализ архивных данных показал, что экзопланеты с массой, сопоставимой с Юпитером, формировались значительно раньше, чем считалось ранее. Исследование, проведённое в Университете штата Огайо, предоставило новую информацию о временных рамках аккреции — процесса накопления большого количества газа и твёрдых частиц, богатых углеродом и кислородом, необходимых для формирования крупных планет.

Планеты образуются из протопланетных дисков — облаков пыли и газа, которые служат идеальными ингредиентами для планетообразования. Новое исследование показывает, что аккреция происходит на ранней стадии, когда диски массивны и значительно моложе, чем предполагалось ранее учёными.

Несмотря на постоянно растущее число подтверждённых экзопланет, происхождение этих объектов и факторы, влияющие на их формирование, остаются не до конца изученной областью для научного сообщества. Ранее считалось, что на формирование экзопланет, подобных Юпитеру, требуется от 3 до 5 миллионов лет. Однако последние наблюдения указывают, что для газового гиганта этот процесс занимает всего 1-2 миллиона лет.

Джи Ванг, автор исследования и доцент астрономии в Университете штата Огайо, отмечает, что это открытие ставит под сомнение существующие теории о «возрасте» протопланетных дисков. «Всё, что мы знаем об экзопланетах, можно рассматривать в контексте Солнечной системы и наоборот. Обычно формирование планет происходит по схеме снизу вверх, начиная с малых объектов, которые постепенно образуют более крупную планету, но такой путь требует времени», — поясняет Ванг.

Исследование проанализировало данные семи газовых гигантов-экзопланет, химические свойства которых были ранее измерены, и сравнило их с данными о газовых гигантах нашей Солнечной системы — Юпитере и Сатурне. Результаты показали неожиданно высокое количество твёрдых веществ, поглощённых этими экзопланетами в процессе формирования.

«В среднем каждая из пяти исследованных планет поглотила количество твёрдых веществ, эквивалентное массе 50 Земель. Такое большое количество твёрдых веществ можно найти только в системах моложе 2 миллионов лет, тогда как в нашей Солнечной системе общее количество доступных твёрдых веществ составляет всего 30-50 земных масс», — говорит Ванг.

Формирование газовых гигантов также влияет на развитие каменистых планет в протопланетном диске. В Солнечной системе это привело к тому, что Юпитер и Сатурн вытолкнули Меркурий с его первоначальной орбиты, а Марс стал значительно меньше Земли и Венеры.

Исследование предоставляет статистическую основу для определения общей массы аккреции любой другой экзопланеты, что может стать полезным инструментом для будущих исследований. Ванг ожидает, что его работа получит дальнейшее развитие благодаря новым данным высокого разрешения, полученным с помощью более мощных наземных астрономических обсерваторий и технологий следующего поколения, таких как космический телескоп «Джеймс Уэбб».