Астрономы обнаружили субнептун, который попадает по своим параметрам в «пустыню нептунов» — область на диаграмме «масса-орбитальный период», где подобных планет быть не должно. Подобные открытия позволяют ученым наложить ограничения на модели формирования и эволюции планет и объяснить их наблюдаемое распределение в планетных системах. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Если внимательно изучить свойства экзопланет, можно заметить дефицит короткопериодных (менее 2-4 дней) планет размером с Нептун и массой около одной десятой массы Юпитера. Это явление получило название «пустыня нептунов» и пока не имеет хорошего обоснования. Предполагается, что наблюдения транзитов таких планет по диску их звезд могут быть затруднены для наземных обзоров, которые открыли множество короткопериодных планет-гигантов, или же за формирование «пустыни нептунов» отвечают различные физические механизмы, такие как испарение атмосферы планеты из-за излучения звезды, остановка миграции планет в системе, убыль плотности внутри аккреционного диска на этапе формирования планетной системы или потеря планетой части своей массы из-за переполнения полости Роша.
Группа астрономов во главе с Ричардом Уэстом (Richard West) сообщила об обнаружении экзопланеты NGTS-4b, которая по своим параметрам попадает в «пустыню нептунов». Она находится в системе К-карлика, расположенного на расстоянии 282,6 парсек от Солнца, светимость которого составляет 0,44 светимости Солнца. Открытие было сделано в период с августа 2016 года по май 2017 года, в ходе наблюдательной кампании на системе NGTS (The Next-Generation Transit Survey), состоящей из двенадцати роботизированных широкоугольных 20-сантиметровых телескопов, установленных в Чили. Это самое мелкое транзитное событие из всех, увиденных с Земли. Фотометрические и спектроскопические исследования проводились на телескопах Европейской Южной обсерватории, Южноафриканской астрономической обсерватории и сети LCO (Las Cumbres Observatory).
Планета совершает один оборот вокруг звезды за 1,33 земных дня и находится на расстоянии 0,019 астрономических единиц от нее. Ее радиус оценивается в 3,18 радиусов Земли, а масса — в 20,6 масс Земли. Это дает значение средней плотности планеты 3,45 грамм на кубический сантиметр, что соответствует модели строения, включающей в себя каменное ядро, водяную оболочку и обширную атмосферу из легких газов. Эффективная температура планеты оценивается в 1650 кельвин.
Предполагается, что NGTS-4b могла оказаться в «пустыне нептунов» из-за миграции с другой орбиты в течение последнего миллиона лет, после завершения эпохи максимальной активности звезды-хозяина, либо ранее она была гораздо массивнее, и ее атмосфера до сих пор испаряется под действием излучения звезды. Новые открытия экзопланет подобного типа при помощи телескопов NGTS и TESS позволят получить гораздо более четкое представление о том, где находятся границы «пустыни нептунов» и как они зависят от параметров звезды-хозяина.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы нашли гигантский экзоюпитер в двойной звездной системе, почему первый обнаруженный «Кеплером» кандидат в экзопланеты получил подтверждение лишь восемь лет спустя после своего открытия и что открыл телескоп TESS за первые полгода своей работы на орбите.
Александр Войтюк
Десять научных прорывов 2025 года по версии журнала Science
Каждый год редакция журнала Science публикует список из десяти значимых событий, произошедших за год в науке. В прошлом году список возглавила доконтактная профилактика ВИЧ, на полгода защищающая от заражения, теперь же главным прорывом журнал назвал растущее день ото дня использование возобновляемых источников энергии.