Красный карлик с планетой-«монстром» не вписался в ожидания астрономов
Астрономы при помощи системы малых телескопов NGTS обнаружили у карликовой звезды огромную экзопланету типа «горячий юпитер». Это ставит под сомнение современные теории возникновения планет, согласно которым у карликовых звезд могут образовываться только небольшие планеты. Статья принята к публикации в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, препринт доступен на arXiv.org.
Новооткрытая планета имеет обозначение NGTS-1b и находится в системе красного карлика, расположенного в 600 световых годах от Земли в южном созвездии Голубя. Она имеет массу 0,8 Юпитера, а ее радиус в 1,33 раза больше радиуса Юпитера. NGTS-1b располагается очень близко к своей звезде (расстояние от нее до звезды оценивается всего в 3 процента расстояния от Земли до Солнца) и совершает один оборот вокруг нее за 2,6 дня. Это лишь третий случай обнаружения газового гиганта у карликовых звезд спектрального класса M, в двух предыдущих случаях обнаруженные газовые гиганты имели гораздо меньшие размеры и массы.
Экзопланета была обнаружена транзитным методом при помощи системы NGTS (The Next-Generation Transit Survey), состоящей из двенадцати роботизированных широкоугольных 20-сантиметровых телескопов, которая находится в Чили. Примечательно, что это первый успех данного комплекса, который ввели в строй в 2015 году. Главной задачей системы является поиск экзопланет у карликовых звезд спектрального класса M, которые составляют около 75 процентов всех звезд Млечного Пути. Результаты наблюдений помогут ученым понять, планеты какого типа чаще всего встречаются в нашей галактике.
Необычность открытия заключается в следующем. Согласно теориям формирования планет у карликовых звезд могут образовываться только небольшие каменистые планеты, но никак не газовые гиганты. Для их образования может просто не хватить материала протопланетного диска — лишь определенный процент вещества идет на формирование планет. Например, на Солнце приходится 99 процентов всей массы Солнечной системы, а масса восьми планет, комет и астероидов составляет менее 1 процента от общей массы. Известно, что для звезд типа нашего Солнца количество планет-гигантов зависит от металличности звезды, однако такая зависимость не выполняется для планет типа «ледяной гигант» или суперземель. Для построения теории, которая смогла бы объяснить данные наблюдений, необходимы новые открытия планет-гигантов у звезд класса М, а экзопланета NGTS-1b может стать потенциальной целью для будущих наблюдений при помощи космического телескопа Джеймса Уэбба.
Ранее мы рассказывали о том, как двойника Солнца уличили в поедании собственных планет, об обнаружении первой экзолуны, а также как у экзопланеты земного типа впервые нашли атмосферу и почему на далеком «горячем Юпитере» выпал снег из оксида титана.
Александр Войтюк
Его происхождение остается загадкой
Астрономы подтвердили открытие новой нептуноподобной экзопланеты, которая оказалась рекордно плотной среди подобных тел. TOI-1853b может представлять собой практически лишенное атмосферы ядро из воды и горных пород, а также попадает в «пустыню нептунов». Статья опубликована в журнале Nature. Экзопланеты, сравнимые по размерам с Нептуном, могут обладать разным составом и внутренней плотностью в зависимости от эволюционного пути, расстояния до звезды и активности процесса потери атмосферы. Они могут представлять собой тела с твердым ядром и толстой водородно-гелиевой атмосферой, а могут быть планетами, содержащими большое количество воды, демонстрировать обилие горных пород и даже иметь тонкую атмосферу. Группа астрономов во главе с Луки Напониелло (Luca Naponiello) из Римского университета Тор Вергата сообщила об открытии нового представителя нептуноподобных экзопланет TOI-1853b, который сильно выделяется по своим свойствам от других подобных тел. Первоначально его обнаружил космический телескоп TESS, затем открытие было подтверждено по данным наземных телескопов MuSCAT2, ULMT, SOAR и LCOGT, обсерваторий «Джемини-Север» и Кека, а также спектрографа HARPS-N. Родительская звезда относится к спектральному классу K2.5 V, она находится в 544 световых годах от Солнца и обладает массой 0,837 массы Солнца и радиусом 0,808 радиуса Солнца. Вокруг нее по орбите с периодом 1,24 дня и длиной большой полуоси 0,0213 астрономической единицы обращается экзопланета с радиусом 3,46 радиуса Земли и массой 73,2 массы Земли. Это дает значение средней объемной плотности в 9,74 граммов на кубический сантиметр, что примерно в шесть раз больше, чем у Нептуна. Внутренний состав TOI-1853b лучше всего описывается моделью ядра, состоящего из воды и горных пород, лишенного газовой оболочки или обладающего незначительной газовой оболочкой из водорода и гелия. Расчетное характерное давление в недрах экзопланеты может в 50 раз превышать давление на границе ядра и мантии Земли, таким образом, ядро может быть металлическим и окруженным мантией, богатой водой в виде льда или в виде сверхкритического флюида. TOI-1853b также попадает в центр «пустыни нептунов» — зоны дефицита нептуноподобных короткопериодных экзопланет, происхождение которой остается предметом споров. Объяснить образование такой экзопланеты сложно из-за значительного содержания в ней тяжелых элементов. В частности, ростTOI-1853b только за счет аккреции планетезималей из льда и горных пород кажется малореальным. Возможно, в системе в прошлом произошло высокоскоростное столкновение между двумя массивными протопланетами, или же TOI-1853b изначально была массивным гигантом с атмосферой, а затем потеряла большую часть массы из-за приливного разрушения вблизи периастра во время орбитальной миграции с высоким эксцентриситетом на раннем этапе жизни системы. Ранее мы рассказывали о том, как мини-нептун не смог объяснить необычное радиоизлучение от спокойного красного карлика.