Экзопланеты, кружащие совсем близко к массивным звездам, — одни из самых малоизученных. На сегодня удалось «поймать» менее 20 таких объектов. И вот список пополнился: астрономы нашли чрезвычайно раздутый горячий нептун, атмосферу которого должно было сдуть звездным ветром еще миллиарды лет назад.
С 2018 года космический телескоп TESS помог подтвердить существование более 200 экзопланет с орбитальным периодом меньше 10 дней. Лишь пять процентов из них летают у звезд-гигантов. Отчасти проблема их обнаружения заключается в том, что из-за размера звезд транзит длится достаточно долго и не попадает в автоматические выборки. Анализу данных мешают и специфические шумы в излучении этих взрослых звезд. Чтобы отследить «потерянные» объекты, ученые создали программу TESS Giants Transiting Giants. С ее помощью удалось найти уже четвертую экзопланету, причем довольно необычную.
TIC365102760 b — горячий нептун, который в 19 раз массивнее и в шесть раз больше Земли. Его плотность — 0,437 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения: плотность Юпитера — 1,33 грамма на кубический сантиметр.
Горячими нептунами астрономы называют газовые гиганты, похожие на наш Нептун, но летающие гораздо ближе к своим звездам. Они в три-восемь раз больше Земли, а их орбитальный период — менее 10 земных дней.
Плотность нового горячего нептуна — одна из самых низких среди ему подобных. Более того, это единственный известный горячий нептун в такой старой системе. Оборот вокруг своего красного гиганта он делает каждые 4,2 земного дня. Получается, он находится примерно в шесть раз ближе к своей звезде, чем Меркурий — к Солнцу. Статья с описанием открытия необычной экзопланеты опубликована в журнале The Astronomical Journal.
Принято считать, что горячие нептуны встречаются очень редко, поскольку в такой близости от светила звездный ветер обычно «сдувает» атмосферы, оставляя лишь каменное ядро. Теоретически и TIC365102760 b должна была потерять свою газовую оболочку еще миллиарды лет назад.
Исходя из результатов моделирования, этот горячий нептун за жизнь утратил от 24 до 65 процентов своей массы, если считать, что радиус планеты не менялся. Точнее определить сложно, но даже при таких значениях TIC365102760 b — рекордсмен среди известных планет размером с Нептун. Есть лишь три каменистые планеты с более высокими показателями.
Авторы новой работы рассмотрели несколько сценариев того, как TIC365102760 b смог сохранить свою атмосферу. Во-первых, излучение звезды может быть не таким уж сильным, либо планета поглощает его менее эффективно, чем заложено в компьютерных моделях.
Во-вторых, горячий нептун мог мигрировать на такую орбиту относительно недавно. Тогда он избежал бы воздействия сильного излучения звезды на прошлых этапах ее эволюции. Вот только орбита у TIC365102760 b не такая уж вытянутая, да и нет признаков наличия поблизости других планет, которые могли бы спровоцировать перемещение.
Наконец, в прошлом радиус TIC365102760 b мог быть значительно меньше. Более тонкую и плотную атмосферу планете «удерживать» проще. Возможно, она «раздулась» не так давно, когда звезда стала красным гигантом.
По оценкам авторов научной работы, горячий нептун не сможет долго держаться в такой близости к звезде. Если он не потеряет значительную часть своей массы, то в ближайшие 100 миллионов лет начнет стремительно приближаться к звезде. Чтобы лучше разобраться в параметрах и судьбе необычной экзопланеты, ученые призвали продолжить наблюдения с помощью наземных и космических телескопов. Также они предложили назвать планету Фениксом.
«Мы не так хорошо понимаем поздние этапы эволюции планетарных систем. Это (открытие планеты TIC365102760 b. — Прим. ред.) говорит о том, что и атмосфера Земли может эволюционировать не так, как мы думали», — объяснил ведущий автор нового исследования Сэм Грамблатт, астрофизик из Университета Джонса Хопкинса (США).