TESS отыскал нептуноподобную экзопланету из «пустыни нептунов»

Астрономы подтвердили открытие новой экзопланеты, попадающей в «пустыню нептунов». TOI-333b, которую обнаружил космический телескоп TESS, может быть скалистым телом, богатым водой или практически полностью лишенным газовой оболочки, и обращается вокруг оранжевого карлика. Препринт работы доступен на arXiv.org.

Природа «пустыни нептунов» — одна из нерешенных проблем современной экзопланетологии. Она заключается в наблюдаемом дефиците экзопланет с радиусами 2–10 радиусов Земли, массой 0,03–0,1 массы Юпитера и орбитальными периодами до четырех дней, который сохраняется, несмотря на непрерывно увеличивающееся количество известных экзопланет. Предполагается, что такое явление может возникать из-за процессов фотоиспарения газовых оболочек экзопланет под действием излучения звезды, приливной миграции или приливного разрушения, однако текущей выборки экзопланет, попадающих в «пустыню нептунов» или оказывающихся вблизи ее границ, недостаточно для того, чтобы построить единую теорию происхождения таких объектов.

Группа астрономов во главе с Дугласом Алвесом (Douglas R. Alves) из Чилийского университета сообщила об обнаружении нового представителя «пустыни нептунов». TOI-333b как кандидат в экзопланеты обнаружена транзитным методом космическим телескопом TESS. Подтвердить открытие удалось при помощи фотометрических данных с наземных телескопов и данных по колебаниям радиальной скорости звезды, полученных спектрографами HARPS и FEROS, установленных на наземных телескопах.

Родительская звезда относится к спектральному классу F7V и располагается в 1131 световом годе от Солнца. Она характеризуется массой 1,2 массы Солнца и радиусом 1,1 радиуса Солнца. Вокруг нее по круговой орбите с периодом 3,78 дня и радиусом около 0,049 астрономической единицы обращается экзопланета с радиусом 4,26 радиуса Земли и массой 20,1 массы Земли. Возраст системы оценивается менее чем в один миллиард лет.

Средняя объемная плотность TOI-333b составляет 1,42 грамма на кубический сантиметр, а равновесная температура — 1445 кельвин. Наиболее подходящие для нее модели внутреннего строения предполагают либо чисто скалистое тело из железа и силикатов с практически полным отсутствием водородно-гелиевой внешней оболочки, либо тело, богатое горными породами и водой (с массовой долей около двадцати процентов). При этом на ядро экзопланеты может приходиться до 35 процентов от ее общей массы.

TOI-333b массивнее и крупнее большинства представителей «пустыни нептунов», а ее родительская звезда — одна из наиболее горячих звезд-хозяев экзопланет этого класса. Это делает обнаруженную систему весьма интересной целью для дальнейших наблюдений, в том числе подтверждения или опровержения наличия у экзопланеты газовой оболочки. Пока что у ученых нет понимания того, как именно TOI-333b могла образоваться в ее текущем виде.

Не все необычные экзопланеты требуют пересмотра текущих теорий планетообразования — некоторые из них в ходе дополнительных проверок оказываются на самом деле звездами или проявлениями звездной активности.