Телескоп TESS отыскал плотный горячий нептун

Астрономы при помощи космического телескопа TESS обнаружили очень плотный горячий нептун из «пустыни горячих нептунов». Предполагается, что в прошлом это был газовый гигант, который лишился части атмосферы из-за приливных сил со стороны звезды. Препринт работы опубликован на arXiv.org.

Планеты с ультракоротким периодом представляют собой объекты с орбитальным периодом менее земных суток, которые подвергаются воздействию мощных потоков ультрафиолетового и рентгеновского излучения. Большинство известных нам экзопланет подобного типа представляют собой суперземли (менее двух радиусов Земли) и горячие юпитеры (более шести радиусов Земли), а вот тел размером с Нептун удивительно мало. Это явление называется «пустыня горячих нептунов» и может объясняться различными механизмами, например потерей атмосферы за счет облучения со стороны звезды. Скалистые экзопланеты с ультракоротким периодом могут выступать аналогами ядер планет с радиусами вплоть до радиуса Нептуна, а известные представители «пустыни горячих нептунов» могут быть результатами эволюции газовых гигантов.

Группа астрономов во главе с Эммой Набби (Emma Nabbie) из Университета Южного Квинсленда сообщила об обнаружении нового представителя экзопланет с ультракоротким периодом с размером, близким к Нептуну. Первоначально ее транзит по диску звезды заметил космический телескоп TESS, затем открытие было подтверждено методом радиальных скоростей при помощи инструментов HARPS и ESPRESSO, установленных на наземных телескопах.

Звезда TOI-3261 представляет собой оранжевый карлик типа K1.5 V массой 0,85 массы Солнца и возрастом в 6,5 миллиарда лет. Она удалена от Солнца на 980 световых лет. Вокруг нее с периодом 0,88 суток обращается экзопланета TOI-3261b. Ее радиус составляет 3,82 радиуса Земли, а масса — 30,3 массы Земли, что дает объемную среднюю плотность в три грамма на кубический сантиметр. Это значение в два раза больше плотности Нептуна.

TOI-3261b является четвертым известным объектом размером с Нептун с ультракоротким периодом, экзопланета должна была сохранить атмосферу с массой на уровни пяти процентов от общей массы, а ее ядро может быть обогащено водой. Предполагается, что фотоиспарение не могло уменьшить планету размером с Юпитер или Сатурн до объекта, подобного TOI-3261b, за время существования Вселенной. Однако, если газовый гигант массой около половины Юпитера из-за орбитальной миграции попадет на близкую к звезде орбиту, то при первом прохождении периастра он может потерять часть атмосферы из-за приливных сил со стороны звезды. Этот механизм работает в более коротких временных масштабах, чем фотоиспарение, и потенциально способен уменьшить крупную планету в течение нескольких миллиардов лет.

Ранее мы рассказывали, как «Хаббл» увидел неравномерную потерю атмосферы горячим нептуном.