TESS нашел необычно легкий мини-нептун

Астрономы при помощи наземных и космических телескопов подтвердили открытие мини-нептуна GJ 3090b космическим телескопом TESS. Экзопланета оказалась очень легкой, что говорит о больших запасах летучих веществ, а ее атмосфера станет предметом будущих исследований телескопа «Джеймс Уэбб». Препринт опубликован на сайте arXiv.org.

Одним из наиболее эффективных методов обнаружения экзопланет стал метод транзитной фотометрии, заключающийся в регистрации телескопом периодических небольших падений яркости звезды, вызываемых прохождением (транзитом) планеты по диску светила. За последние два десятилетия с его помощью было найдено около трех с половиной тысяч экзопланет, при этом были выявлены любопытные закономерности в распределении свойств найденных объектов. В частности, распределение радиусов планет с радиусами менее четырех радиусов Земли обладает бимодальной формой, с возможной границей около 1,8 радиуса Земли, отделяющей скалистые тела от тел, богатых летучими веществами. Еще одним обнаруженным явлением стала пустыня горячих нептунов — дефицит транзитных горячих нептуноподобных тел, расположенных на короткопериодных орбитах (орбитальный период менее 10 дней) у своих звезд. Природа подобных явлений до сих пор остается предметом споров у ученых, однако предполагается, что их можно объяснить механизмом фотоиспарения первичной атмосферы планеты за счет внутреннего тепла или излучения от звезды и эволюцией орбиты планеты.

Группа астрономов во главе с Хосе-Мануэлем Альменарой (Jose-Manuel Almenara) из Университета Гренобль-Альпы сообщила об подтверждении открытия мини-нептуна GJ 3090b. Первоначально он был обнаружен космическим телескопом TESS при помощи транзитного метода, в дальнейшем это было подтверждено при помощи метода лучевых скоростей при помощи спектрографа HARPS, установленного в Обсерватории Ла-Силья, и транзитным методом при помощи наземных телескопов LCOGT, WASP и ExTrA и космического телескопа «Спитцер».

GJ 3090 представляет собой красный карлик спектрального типа M2, с массой 0,519 массы Солнца и радиусом 0,516 радиуса Солнца, который находится в 73,18 световых годах от Солнца. Вокруг него, с периодом 2,9 дня, обращается планета GJ 3090b, обладающая массой 3,34 массы Земли и радиусом 2,13 радиуса Земли, что дает значение объемной средней плотности 1,89 граммов на кубический сантиметр. Это говорит о том, что данное тело обладает запасами летучих веществ, при этом его свойства помещают объект в область вблизи перехода между суперземлями и мини-нептунами. Эффективная температура GJ 3090b составляет 693 кельвин.

Предполагается, что экзопланета не обладает чистой водородно-гелиевой атмосферой, а характеризуется более тяжелой атмосферой. Модель внутреннего состава планеты, подходящая под данные наблюдений, в безводном случае состоит из 4,3 процента водорода и гелия, 45 процентов железа и 50,7 процента горных пород по массе, а в случае наличия воды (в основном в парообразном или сверхкритическом состояниях) ее содержание по массе составляет около 55 процентов от общей массы планеты. Ученые также пришли к выводу, что GJ 3090b является одной из лучших планет типа мини-нептунов для исследований ее атмосферы при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб».

Исследователи также отмечают, что в ходе анализа данных наблюдений HARPS был найден кандидат во вторую экзопланету в системе GJ 3090, который характеризуется орбитальным периодом в 13 дней и проективной (минимальной) массой 17,1 массы Земли, при этом события транзитов планеты по диску звезды не были обнаружены. Эффективная температура GJ 3090c составляет 421 кельвин, ее открытие предстоит подтвердить.

Ранее мы рассказывали о том, как TESS отыскал у красных карликов экзоюпитер с рекордно низкой плотностью и субнептун с рекордно вытянутой орбитой.

Александр Войтюк