Исследование далёких экзопланет регулярно преподносит сюрпризы, заставляя пересматривать представления о том, какими могут быть миры за пределами Солнечной системы. Одним из таких открытий стала планета TOI-1883 b, расположенная примерно в 383 световых годах от Земли. Новые наблюдения показали, что этот объект обладает исключительно низкой плотностью и относится к редкому классу так называемых «раздутых» супернептунов.
Полученные данные не только помогают лучше понять процессы формирования планет, но и дают исследователям возможность проверить существующие модели эволюции планетных систем.
Планета, скрывавшая свои свойства
TOI-1883 b была обнаружена ранее методом транзитов — во время прохождения перед диском своей звезды она вызывает небольшое уменьшение её яркости. Такой способ позволяет достаточно точно определить размер экзопланеты, однако не даёт прямого ответа на вопрос о её массе.
Чтобы восполнить этот пробел, астрономы выполнили дополнительные наблюдения с использованием спектрографа InfraRed Doppler на японском телескопе Subaru и других инструментов. Именно эти измерения позволили определить массу объекта и вычислить его среднюю плотность. По результатам исследования планета оказалась значительно менее плотной, чем ожидалось для тела такого размера.
Что такое супернептун
Супернептунами называют экзопланеты, которые по своим характеристикам занимают промежуточное положение между Нептуном и газовыми гигантами вроде Сатурна. В Солнечной системе подобных объектов нет, поэтому их изучение особенно важно для понимания разнообразия планет во Вселенной.
TOI-1883 b примерно в 5,6 раза больше Земли по радиусу и имеет массу около 13,7 земных масс. Несмотря на это, её средняя плотность составляет всего около 0,4 грамма на кубический сантиметр — значительно меньше плотности воды. Именно поэтому исследователи называют её «раздутой» или «пухлой» планетой.
Почему такая низкая плотность удивляет
Для большинства планет существует связь между массой и размерами. Если объект становится массивнее, его собственная гравитация обычно сильнее сжимает внутренние слои вещества.
Однако TOI-1883 b нарушает эту привычную закономерность. При сравнительно небольшой массе её атмосфера или внешние оболочки настолько протяжённые, что общий размер оказался необычайно большим. Подобные объекты встречаются редко и представляют особый интерес для исследователей.
Одна из возможных причин — наличие очень толстой газовой оболочки, состоящей преимущественно из водорода и гелия.
Очень близко к своей звезде
Планета обращается вокруг красного карлика всего за 4,5 суток. Это означает, что она расположена чрезвычайно близко к своему светилу и получает огромное количество излучения.
Такая близость приводит к сильному нагреву атмосферы. Под действием высокой температуры газовые слои могут расширяться, делая планету визуально более крупной и снижая её среднюю плотность.
Кроме того, интенсивное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение звезды способно постепенно уносить верхние слои атмосферы в космос.
Загадочная «нептуновая пустыня»
TOI-1883 b интересна ещё и тем, что находится в области, известной как «нептуновая пустыня». Так астрономы называют диапазон коротких орбит, где сравнительно редко встречаются планеты промежуточного размера между суперземлями и газовыми гигантами.
Считается, что вблизи звезды многие подобные миры либо теряют свои атмосферы под действием излучения, превращаясь в более компактные объекты, либо изначально формируются иначе.
Обнаружение ещё одного необычного представителя этой категории помогает уточнить причины существования такой «пустыни».
Как могла сформироваться эта планета
Авторы исследования предполагают, что TOI-1883 b, вероятно, не возникла на своей нынешней орбите. Более вероятным сценарием считается формирование на большем расстоянии от звезды с последующей миграцией внутрь системы через протопланетный диск.
После сближения со звездой планета могла начать постепенно терять часть атмосферы под действием интенсивного излучения. При этом её нынешние свойства отражают сложную историю эволюции, включавшую как перемещение по системе, так и длительное воздействие окружающей среды.
Влияние состава родительской звезды
Исследователи также обращают внимание на химический состав звезды TOI-1883. По имеющимся данным, она содержит относительно большое количество элементов тяжелее водорода и гелия.
Это обстоятельство могло повлиять на процесс формирования планеты, ограничив накопление огромного количества газа и не позволив ей превратиться в полноценный газовый гигант наподобие Юпитера.
Подобные детали помогают лучше понять, каким образом свойства звёзд влияют на эволюцию их планетных систем.
Почему подобные открытия так важны
Каждая новая необычная экзопланета расширяет представления учёных о возможном устройстве планетных систем. Солнечная система долгое время служила единственным примером для сравнения, однако открытия последних десятилетий показали, что природа способна создавать миры с характеристиками, которых у нас просто нет.
Раздутые супернептуны относятся именно к таким объектам. Их существование проверяет на прочность современные модели формирования планет и помогает понять, как взаимодействуют гравитация, нагрев, состав атмосферы и эволюция звезды.
Следующий этап — изучение атмосферы
TOI-1883 b является перспективной целью для будущих наблюдений. Детальный анализ её атмосферы позволит определить химический состав, оценить наличие различных газов и уточнить механизмы, благодаря которым планета сохранила столь необычно низкую плотность.
Подобные исследования помогут не только раскрыть историю конкретного объекта, но и объяснить происхождение целого класса редких экзопланет, существование которых ещё недавно казалось маловероятным.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
