Astronomer med James Webb-rymdteleskopet har upptäckt svavel i atmosfärerna hos jättelika exoplaneter i HR 8799-systemet, vilket tyder på att de bildades genom kärnackretion liknande Jupiter. Detta fynd utmanar tidigare modeller, eftersom dessa planeter är fem till tio gånger massivare än Jupiter och kretsar mycket längre från sin stjärna. Upptäckten leddes av forskare från University of California San Diego och publicerades i Nature Astronomy.
HR 8799-stjärnsystemet, beläget cirka 133 ljusår bort i stjärnbilden Pegasos, innehåller fyra gasjättar var och en mellan fem och tio gånger Jupiters massa. Dessa planeter kretsar kring sin stjärna på avstånd från 15 till 70 astronomiska enheter, långt bortom vad tidigare modeller förutsade för kärnackretionsbildning, där en solid kärna byggs upp från stoft och is innan gas ackreteras. Ett team ledd av Jean-Baptiste Ruffio, forskningsvetare vid University of California San Diego, analyserade JWST-data för att studera atmosfärerna hos tre inre planeter i systemet. Med spektroskopi identifierade de svavel-signaturer, inklusive vätesulfid på HR 8799 c, och troligen på de andra två. Närvaron av refraktära element som svavel indikerar att planeterna bildades via kärnackretion snarare än gravitationsinstabilitet, som liknar brun dvärg-bildning. «Med sin oöverträffade känslighet gör JWST den mest detaljerade studien av dessa planeters atmosfärer, och ger oss ledtrådar till deras bildningsvägar. Med detekteringen av svavel kan vi dra slutsatsen att HR 8799s planeter troligen bildades på liknande sätt som Jupiter trots att vara fem till tio gånger massivare, vilket var oväntat», uppgav Ruffio. Systemet är ungt, cirka 30 miljoner år gammalt, vilket möjliggör tydligare detektion av bildningsvärme. Planeterna visar också högre nivåer av tunga element som kol och syre jämfört med värdstjärnan, vilket stödjer planetära ursprung. Quinn Konopacky, professor i astronomi och astrofysik vid UC San Diego, noterade: «Det finns många modeller för planetbildning att överväga. Jag tycker detta visar att äldre kärnackretionsmodeller är föråldrade. Och bland de nyare modellerna tittar vi på sådana där gasjättar kan bilda solida kärnor långt från sin stjärna.» Ruffio tillade: «Frågan är hur stora planeter kan bli? Kan en planet vara 15, 20, 30 gånger Jupiters massa och ändå ha bildats som en planet? Var ligger övergången mellan planetbildning och brun dvärg-bildning?» HR 8799 är det enda kända direktbildade systemet med fyra sådana massiva gasjättar, även om andra med färre stora följeslagare finns. Forskningen stöddes av NASA.