Далекий мир растягивается под действием мощной гравитации родительской звезды и соседних планет до невиданных для каменистых планет величин. Эти силы настолько велики, что поверхность этой удивительной планеты, вероятно, полностью расплавлена и раскалена до такой степени, что светится подобно солнцу.
Идеальный приливной шторм: Планетарная система HD 104067, породившая раскаленный мир. One rocky planet might be so hot it glows. ЕКА / Хаббл, М. Корнмессер
Планета, попавшая в гравитационный "приливной шторм", так сильно раскалена, что светится подобно звезде. Странный инопланетный мир испытывает сильное притяжение соседних планет, которое нагревает его так интенсивно, что, вероятно, его поверхность покрыта лавой.
Стивен Кейн из Калифорнийского университета в Риверсайде и его коллеги обнаружили эту уникальную планету в звездной системе, где, как выяснилось, существует еще один большой мир - гигантская планета, обращающаяся вокруг звезды раз в 55 дней (или около того). Звезда получила название HD 104067. Она находится на расстоянии примерно 66 световых лет от Земли.
Вторую планету, по массе близкую к Урану и обращающуюся вокруг звезды с периодичностью раз в 14 дней, исследователи обнаружили с помощью метода Доплера (радиальных скоростей), заключающийся в спектрометрическом измерении радиальной скорости звезды – то есть основан на том, что гравитационное притяжение планеты к своей звезде вызывает характерные колебания в свете звезды.
Затем астрономы заметили третью планету, размером примерно на 30 процентов больше Земли. Это удалось выяснить, обнаружив снижение яркости звезды, когда планета проходила между ней и телескопом. По спадам интенсивности удалось установить, что третьей планете, получившей название TOI-6713.01, требуется всего 2,2 земных дня, чтобы совершить полный оборот вокруг звезды.
"То, что они нашли две новые планеты в экзопланетной системе, используя две разные методики, само по себе потрясающе, - говорит Шон Реймонд из Университета Бордо во Франции, не принимавший участия в этом исследовании. Но по-настоящему необычные детали проявились, после того как исследователи провели симуляцию орбитальной динамики всей звездной системы.
Две крупные планеты, судя по всему, имеют относительно эксцентричные орбиты, следуя по овальным траекториям, которые проходят вблизи звезды, а затем уходят во внешние районы звездной системы. Сила гравитации этих миров тянет за собой на эксцентричную орбиту и меньшую каменистую планету, которая в то же время испытывает притяжение самой звезды.
Ровесник Большого взрыва объект GHZ2 может быть прародителем самой массивной галактики во Вселенной
Сочетание гравитации родительской звезды и внешних планет порождает то, что Кейн назвал "идеальным приливным штормом", который тянет за собой внутренний мир и растягивает его, как комок пластилина. "Приливные силы на круговых орбитах как правило невелики", - говорит Рэймонд. "Но эксцентричные орбиты способны изгибать планеты и вызывать вулканизм, меняя их формы на каждом витке".
В процессе деформации внутренней части планеты выделяется огромное количество тепла. "На поверхность планеты поступает невероятное количество энергии", - говорит Кейн. "Температура поверхности этой планеты выше, чем у некоторых звезд, и намного выше той, что необходима для формирования океанов расплавленной лавы". По расчетам специалистов, температура поверхности TOI-6713.01 может превышать 2300 градусов Цельсия (4200°F).
Это приблизительно в два раза выше температуры плавления серого чугуна. Она настолько раскалена, что даже светится подобно звезде. В зависимости от геологии, на ней могут постоянно происходить вулканические процессы, превосходящие по масштабам самый "вулканически активный" объект в нашей Солнечной системе - луну Юпитера Ио.
“Если последующие наблюдения позволят определить массу планеты, мы сможем узнать гораздо больше о её геологии, форме и состоянии поверхности. Каждая из этих уникальных систем несет важную информацию о том, как формируются планетарные системы в целом. Поэтому какую бы модель мы ни построили, она должна соответствовать всем этим системам", - говорит Тара Фетерольф из Калифорнийского государственного университета, участник исследовательской группы. “Странные орбиты в данной планетарной системе указывают на то, что в её прошлом было не все так однозначно”.
Результаты теста инжекции-восстановления для определения чувствительности данных RV к планетарным сигнатурам в зависимости от массы планеты. Синие точки представляют инжектированные планетарные сигнатуры, которые были успешно восстановлены, а красные точки - те планеты, которые восстановить не удалось. Цветовая шкала, показанная на правой вертикальной оси, соответствует контурам вероятности обнаружения планеты с заданной массой. Две обнаруженные планеты показаны большими черными точками.
Аннотация к научной статье
Идеальный приливной шторм: Планетарная система HD 104067, породившая раскаленный мир
Открытие планетарных систем за пределами Солнечной системы выявило разнообразие небесных структур, большинство из которых значительно отличается от нашей системы. За первым обнаружением экзопланеты часто следуют последующие открытия в той же среде по мере продолжения наблюдений, повышения точности измерений или применения дополнительных методов. Известно, что система HD 104067 состоит из яркой карликовой звезды-хозяина K и гигантской планеты на эксцентрической орбите с периодом обращения ∼55 дней.
В данном исследовании ученые обнаружили еще одну планету в системе HD 104067 благодаря комбинированному анализу данных о лучевых скоростях, полученных с помощью приборов HIRES и HARPS. Новая планета имеет массу, сходную с массой Урана, и движется по эксцентричной орбите продолжительностью ∼14 дней. Проведенный анализ исключил планеты с массой Сатурна и Юпитера на расстоянии до 3 и 8 астрономических единиц, соответственно.
Проведенный анализ исключил планеты с массой Сатурна и Юпитера на расстоянии до 3 и 8 астрономических единиц, соответственно. Далее авторы приводят данные наблюдений TESS, которые обнаружили кандидата в земные планеты (Rp=1,30±0,12 R⊕) на орбите с периодом ∼2,2 дня. Проведенный динамический анализ "трехпланетной" модели показал, что две внешние планеты вызывают значительное эксцентриситетное возбуждение внутренней планеты, в результате чего температура поверхности, вызванная приливными силами, достигает ∼2600 K при излучательной способности, равной единице. Таким образом, земная планета-кандидат может оказаться в приливном шторме, что может привести к излучению ее поверхности на оптических длинах волн.
