С помощью инфракрасных наблюдений, проведенных телескопом Субару, был открыт сверх-Юпитер, огромная планета, обращающаяся вокруг яркой звезды Каппа Андромеды. Теперь эта звезда может похвастать рекордом по массе своего спутника, причем выборка делается не только среди планет, но даже среди звезд – самых маленьких коричневых карликов, в которых термоядерный синтез очень быстро останавливается из-за охлаждения звезды. Масса Каппы Андромеды b превышает массу Юпитера примерно в 12.8 раза. Эта планета находится на самой грани, разделяющей наиболее массивные планеты и самые легкие звезды. Скорее даже не на границы, а в границе, так как точный предел массы, после которой газовый гигант все же считается звездой, пока не установлен, и Каппа b может в этом вопросе сильно помочь. В любом случае, мимо такого крупного мира сложно пройти мимо.

«Согласно традиционным моделям образования планет, Каппе Андромеды b совсем немного не хватило массы, чтобы начать термоядерную реакцию, и потому попасть в класс коричневых карликов, – говорит Майкл МакИлвайн, сотрудник Центра космических исследований имени Годдарда. – Но это утверждение не однозначно, и согласно некоторым моделям масса этой планеты уже переходит нужную границу».

Массивные планеты медленно излучают тепло, запасенное ими во время образования. Например, Юпитер излучает в два раза больше энергии, чем получает от Солнца. Однако если газовый гигант набирает достаточную массу, в нем начинается термоядерная реакция синтеза, в которой используется тяжелый изотоп водорода – дейтерий. Еще более массивные объекты – типичные звезды вроде Солнца – используют для синтеза обычный водород. Примерная граница массы для начала термоядерной реакции – 13 масс Юпитера.

«Каппа Андромеды b, а также наблюдавшиеся ранее планеты около HR 8799 и Беты Живописца и другие, открытые косвенными методиками, все образовались точно также, как экзопланеты небольшой массы», – говорит Джозеф Карсон, ведущий автор работы и сотрудник Института астрономии общества имени Макса Планка. Открытие Каппы Андромеды b позволяет испробовать еще один теоретический предел. Массы планет, образующихся около звезд, вообще говоря находятся в прямой связи с их массами. Однако эта зависимость верна только для звезд, не превышающих наше Солнце в несколько раз массой. Если же звезда особенно массивна, а может еще и молода, что ее излучение значительно усиливается. Это излучение сдувает материал протопланетного диска, выдувая часть материи, а на остающуюся действуя как возмущение, не позволяющее ей начать процесс сбора в планеты. «Этот объект показывает, что звезды с массами хотя бы до массы Каппы Андромеды, то есть 2.5 солнечных, остаются способны образовывать планеты», – говорит Карсон.

Каппа Андромеды исследовалась в рамках проекта SEEDS (поиск и исследование экзопланет при помощи телескопа Субару), пятилетней работы, направленной на прямое наблюдение экзопланет около нескольких сотен близлежащих звезд. Прямое наблюдение планеты – редкая удача, так как они обычно теряются в мощном излучении своей звезды. Телескоп Субару проводит наблюдение в ближней инфракрасной части спектра, хорошо показывающей горячие газовые гиганты, а хорошее разрешение на Земле ему придает система адаптивной оптики и расположение на горе Мауна Кеа.

Системы молодых звезд являются приоритетной целью при прямом поиске экзопланет, так как они сформировались недавно и не успели потерять большую часть накопленного при рождении тепла, так что излучение планеты в инфракрасном диапазоне увеличено. Возраст Каппы Андромеды – всего около 30 миллионов лет, то есть примерно 0.7% возраста Солнечной системы. Расстояние до звезды также важно – оно составляет всего 170 световых лет, так что сама звезда видима на небе невооруженным глазом.

Каппа Андромеды b обращается вокруг своей звезды на расстоянии 55 астрономических единиц, или в 1.8 раза дальше, чем Нептун от Солнца. Точную высоту и эксцентриситет орбиты установиться невозможно, так как неизвестна с достаточной точностью ориентация орбиты планеты по отношения к линии наблюдения. Температура планеты составляет 1400 градусов Цельсия, хотя от своего светила она получает очень мало энергии. Цвет такой планеты для невооруженного глаза – ярко-красный. Благодаря своей температуре планета была обнаружена в четырех разных спектральных каналах (все – в инфракрасной области) в январе-июле этого года. Полугодовое наблюдение было необходимо, чтобы показать одинаковое видимое движение планеты и ее звезды на небе. Это позволило сделать вывод, что оба объекта гравитационно связаны. Сравнение спектрального сигнала планеты с уже полученными для подтвержденных газовых гигантов, удалось установить принадлежность объекта к этому классу. Наблюдения планеты продолжаются, их цель – улучшение параметров орбиты, поиск других планет в системе и попытки определить химический состав ее атмосферы.