Международная группа астрономов обнаружила первую сверхгорячую планету размером с Нептун, вращающуюся вокруг звезды LTT 9779.
Упомянутая экзопланета так близка к своей звезде, что год на ней длится всего 19 земных часов, а это означает, что излучение звезды нагревает ее поверхность до более чем 1700°C.
При таких температурах тяжелые элементы, такие как железо, могут ионизироваться в атмосфере, а молекулы диссоциировать, создавая уникальную лабораторию для изучения химии планет за пределами Солнечной системы.
Хотя планета имеет массу вдвое больше Нептуна, по диаметру она лишь немного больше и имеет такую же плотность. Следовательно, LTT 9779b должна иметь огромное ядро с массой около 28 масс Земли и атмосферу, составляющую около 9% от общей массы планеты.
Сама система примерно вдвое моложе нашей Солнечной системы, ей 2 миллиарда лет, и, учитывая интенсивную радиацию, планета, похожая на Нептун, не должна поддерживать свою атмосферу так долго. Это представляет собой интригующую загадку, которую необходимо решить: как возникла такая маловероятная стабильность?
LTT 9779 - похожая на Солнце звезда, находящаяся в 260 световых годах от нас, с астрономической точки зрения, в двух шагах от нас. Она очень богата металлами, а ее атмосфера содержит вдвое больше железа, чем атмосфера Солнца. Это может быть ключевым показателем того, что планета изначально была гораздо более крупным газовым гигантом, так как эти тела преимущественно образуются около звезд с самым высоким содержанием железа.
Первые ключи к разгадке существования планеты были получены со спутника TESS в рамках его миссии по обнаружению небольших транзитных планет, вращающихся рядом с яркими звездами. Такие транзиты могут быть обнаружены, когда планета проходит прямо перед своей звездой-хозяином, блокируя часть ее света, а количество заблокированного света показывает размер объекта-компаньона.
В начале 2018 года было быстро подтверждено, что транзитный сигнал исходит от массивного планетного тела, основываясь на наблюдениях, сделанных с помощью прибора High Accuracy Radial-Speed Planet Searcher (HARPS), установленного на 3,6-метровом телескопе в обсерватории ESO La Silla. HARPS использует метод вибрации Доплера для измерения масс планет и орбитальных характеристик, таких как их период. Когда обнаруживается движение объектов, можно организовать доплеровские измерения, чтобы попытаться успешно подтвердить природу планет. В случае LTT 9779b команда смогла подтвердить ее присутствие всего через неделю наблюдения.
Профессор Джеймс Дженкинс из отдела астрономии Чилийского университета, возглавлявший группу, сказал: «Открытие LTT 9779b на столь ранней стадии миссии TESS было полной неожиданностью, рискованным шагом, который окупился. Большинство транзитных событий с периодами короче одного дня - так называемые ложные срабатывания - обычно являются двойными затмениями фоновых звезд.
LTT 9779b на самом деле является редким объектом, существующим в малонаселенной области планетарного пространства. Он расположен в так называемой "пустыне Нептуна", регионе, в котором нет подобных планет. Хотя ледяные гиганты кажутся довольно частым побочным продуктом образования планет, это не происходит слишком близко к их родительским звездам. Ученые считают, что эти планеты лишились атмосферы в короткое время, в результате чего они превратились в так называемые планеты с очень коротким орбитальным периодом.
Расчеты др. Джорджа Кинга с факультета физики Уорикского университета подтвердил, что из LTT 9779b необходимо удалить атмосферу в процессе, называемом фотоиспарением. Интенсивные рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение молодой родительской звезды нагрели верхнюю атмосферу планеты и должны были унести ее газы в космос. С другой стороны, расчеты др. Кинга показали, что для LTT 9779b не хватило рентгеновского излучения, чтобы стать гораздо более массивным газовым гигантом. Побочный эффект фотоэлектрического испарения должен быть либо голой скалой, либо газовым гигантом. Это не так, и астрономы должны объяснить историю этой планеты.
Как отмечает проф. Дженкинс: «Модели планетных структур говорят нам, что планета - это мир, в котором доминирует гигантское ядро, но, что наиболее важно, должен быть атмосферный газ с массой в два или три раза больше массы Земли. Но если звезда такая старая, зачем вообще атмосфера? Что ж, если бы LTT 9779b начинала как газовый гигант, процесс поверхностного излияния Роша мог бы передать звезде значительное количество атмосферного газа».
Процесс поверхностного излияния Роша - это процесс, при котором планета приближается к своей звезде настолько, что ее более сильная гравитация может перехватить внешние слои планеты, заставляя ее мигрировать к звезде, тем самым значительно уменьшая массу планеты. Модели предсказывают результаты, аналогичные результатам чипа LTT 9779, но также нуждаются в точной настройке.
Также возможно, что LTT 9779b прибыла на свою текущую орбиту довольно поздно, поэтому у нее не было достаточно времени, чтобы избавиться от атмосферы. Столкновения с другими планетами в системе могут отбросить ее внутрь, к звезде. Это такой уникальный и редкий мир, поэтому могут быть правдоподобны более экзотические сценарии.
Похоже, что планета имеет значительную атмосферу и вращается вокруг относительно яркой звезды, поэтому будущие исследования атмосферы экзопланеты могут раскрыть некоторые загадки того, как формируются планеты, как они развиваются, и подробности того, из чего они сделаны. Дженкинс заключил: "Планета очень горячая, что мотивирует на поиск элементов тяжелее водорода и гелия, а также ионизированных ядер атомов. Отрезвляет мысль, что эта «маловероятная планета», вероятно, настолько редка, что мы не найдем другой подобной лаборатории для детального изучения природы сверхгорячих Нептунов. Поэтому нам нужно извлечь как можно больше знаний из этого неограненного алмаза, наблюдая за ним в ближайшие годы с помощью как космических, так и наземных инструментов".
Источник: Уорикский университет
