Космическая сахарная вата. Астрономы обнаружили две «суперрыхлые» экзопланеты

Исследование было проведено Оксфордским университетом в сотрудничестве с Университетом Лазурного берега, Обсерваторией Лазурного берега и Бирмингемским университетом, пишет Phys.org.

Две планеты, получившие названия TOI-791 b и TOI-791 c, вращаются вокруг карликовой звезды типа F7, расположенной примерно в 1110 световых лет от Земли в южном созвездии Летучей Рыбы. Хотя обе планеты примерно размером с Юпитер, они чрезвычайно разреженные: TOI-791 b имеет плотность всего 0,038 грамма на кубический сантиметр, тогда как TOI-791 c — 0,047 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения: средняя плотность Юпитера составляет 1,33 грамма на кубический сантиметр, что примерно в 28−35 раз больше.

Их плотность даже ниже, чем у сахарной ваты, плотность которой обычно составляет около 0,05 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения: плотность Земли составляет 5,5 грамма на кубический сантиметр.

Эти планеты являются «братьями и сёстрами», которые, как считается, образовались вместе из одного и того же диска газа и пыли, окружающего их молодую звезду. Они также находятся в редкой гравитационной связи, известной как резонанс среднего движения 5:3, что означает, что на каждые пять оборотов, совершаемых внутренней планетой, внешняя планета совершает почти ровно три. Это гравитационное взаимодействие заставляет планеты неоднократно тянуть друг друга, вызывая заметные сдвиги во времени их прохождения через звезду-хозяина.

Лишь четыре другие системы известны тем, что содержат несколько планет подобного типа. Это делает TOI-791 чрезвычайно редкой лабораторией для изучения формирования и эволюции этих планет.

Ведущий автор исследования, доктор Джордж Дрансфилд (кафедра физики, Оксфордский университет и ведущий программы BBC Sky at Night), сказал: «Известно лишь несколько таких сверхрыхлых планет, и ещё реже можно найти две в одной системе. Их чрезвычайно низкая плотность делает их увлекательными объектами для изучения того, как формируются и эволюционируют планетные системы».

TOI-791 b и TOI-791 c были впервые идентифицированы как планеты-кандидаты в 2019 и 2023 годах соответственно волонтерами, участвовавшими в гражданском научном проекте Planet Hunters TESS. В рамках этого проекта осуществляется анализ данных спутника NASA TESS (,Transiting Exoplanet Survey Satellite) на предмет возможных новых миров. Затем исследователи измерили плотность планет, сопоставив данные об их размерах и массах, полученные с помощью телескопов по всему миру.

В этой системе исследователи также обнаружили незначительные изменения во времени транзитов, вызванные гравитационным притяжением двух планет друг к другу во время их вращения вокруг звезды. Анализируя эти временные сдвиги, команда смогла оценить массы планет и рассчитать их чрезвычайно низкую плотность.

Открытие основано на восьми годах наблюдений, в частности с помощью телескопа ASTEP (Антарктический поиск транзитных экзопланет) на станции Конкордия в Антарктиде, которым совместно руководят исследователи из Университета Лазурного берега, Обсерватории Лазурного берега и международные партнеры. Антарктическая зима предоставила уникальное преимущество: месяцы непрерывной темноты позволили астрономам зафиксировать чрезвычайно длительные транзиты планет, каждый из которых длился более 11 часов, за одно непрерывное наблюдение. Это самые длительные непрерывные планетарные транзиты, когда-либо полностью наблюдавшиеся с Земли.

Астрономы до сих пор спорят о том, как формируются сверхрыхлые планеты. Одна из ведущих теорий предполагает, что у них огромные атмосферы, богатые водородом и гелием, которые составляют значительную часть их общей массы. Эти гигантские газовые оболочки могли накопиться, когда планеты формировались вдали от своей звезды-хозяина в холодных регионах протопланетного диска, где газ мог остывать и быстро собираться вокруг твёрдого ядра.

Ранее NV Техно писал, что космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) зафиксировал, как экзопланета HD 80606b стремительно нагревается при сближении со своей звездой по эксцентричной орбите. HD 80606b имеет одну из самых экстремальных орбит среди всех известных экзопланет, и космический телескоп зафиксировал быстрые изменения её температуры, когда планета пролетала мимо своей звезды.

Впервые обнаруженная в апреле 2001 года, HD 80606b — это очень большая экзопланета, примерно в четыре раза массивнее Юпитера. Этот далёкий мир расположен примерно в 217 световых годах от нас в созвездии Большой Медведицы. Классифицированная как «горячий Юпитер», она обращается вокруг своей родительской звезды, HD 80606, раз в 111 дней.