На расстоянии около 730 световых лет от нас у звезды, подобной Солнцу, астрономы обнаружили странную экзопланету. Она чуть меньше Нептуна, что могло бы указывать на газообразную планету, но при этом она более чем в два раза массивнее Нептуна и имеет плотность, сопоставимую с Землей и Венерой. Это предполагает, что экзопланета скалистая, но она намного больше обычного верхнего предела размеров для скалистых планет. И это в свою очередь указывает на то, что ученые встретились с редкой находкой – ядром газового гиганта, атмосфера которого когда-то была разрушена и «сдута». Ранее такой необычный класс планет не обнаруживался.
Изучаемая планета получила название TOI-849 b, а ее звезда - TOI-849. Исследование планеты поможет лучше понять, что скрывает густая глубокая атмосфера газовых и ледяных гигантов в том числе в Солнечной системе.
«TOI-849 b – самая массивная скалистая планета с плотностью как у Земли, - сказал Дэвид Армстронг из Университета Уорика. – Модели предполагают, что такая массивная планета должна накапливать большое количество водорода и гелия, когда формируется, что делает ее похожей на Юпитер. Но мы не видим этих газов, что позволяет предположить, что перед нами – ядро газового гиганта. Это первый случай, когда мы нашли неповрежденное открытое ядро газового гиганта у звезды».
Открытие было сделано с помощью космической обсерватории NASA TESS транзитным методом. Он позволяет вычислить и расстояние между звездой и планетой. Один оборот вокруг звезды TOI-849 b делает за 18 часов. Предполагаемая температура поверхности должна при этом достигать 1530 градусов по Цельсию. Эта непосредственная близость TOI-849 b к звезде ставит экзопланету в особую категорию, потому что открыто очень мало планет размером с Нептун в этом диапазоне расстояний, его даже называют «пустыней горячих Нептунов».
После этого открытия был проведен анализ с помощью доплеровской спектроскопии. Фиксировались малейшие колебания потока света от звезды, спровоцированные массой экзопланеты, которая влияет на свою звезду. Измерение колебаний позволяет рассчитать массу планеты. Так была открыта масса TOI-849 b, которая в 39,1 раза больше массы Земли и в 2,3 больше массы Нептуна. Таким образом, плотность TOI-849 b должна составлять 5,2 грамм на кубический сантиметр. Для сравнения, плотность Венеры – 5,24 грамма на кубический сантиметр, Земли – 5,51 грамма на кубический сантиметр.
«Хоть это и необычайно массивная планета, она далека от самой массивной из известных нам, - сказал Армстронг. – Но она самая массивная из известных для своего размера. Это говорит нам о том, что планета имеет крайне необычную историю. Интересен и тот факт, что она находится в странном для своей массы месте. Мы редко видим планеты в этой зоне».
Вероятно, что TOI-849 b сформировалась с огромной газовой атмосферой, подобной атмосфере Юпитера, которая впоследствии была каким-то образом сброшена. На данный момент известны другие планеты, которые оказываются в большой близости со звездами и теряют из-за этого свою массивную атмосферу. Но даже такой процесс не мог бы полностью лишить TOI-849 b атмосферы. Должны были повлиять и другие факторы, например, столкновение с крупным объектом.
Либо TOI-849 b начала формироваться как газовый гигант, но в ее районе не было достаточно материала, например, из-за позднего старта формирования системы, когда протопланетный диск уже был истощен.
Астрономы планируют дополнительные наблюдения, чтобы понять, остались ли еще следы атмосферы у TOI-849 b. Это поможет определить состав самого ядра.
«Так или иначе TOI-849 b либо раньше была газовым гигантом, либо «неудачный» газовый гигант, - сказал Армстронг. – В любом случае, у нас есть возможность взглянуть на ядро планеты, а в своей системе мы не можем такого сделать. Например, до сих пор остаются большие вопросы о природе ядра Юпитера».