Три года назад астрономы из Университета Карнеги, изучая красный карлик, обнаружили газовый гигант размером с Юпитер. В обычной звёздной системе это не вызвало бы удивления, но экзопланета TOI 5205b оказалась почти в четверть размера своей звезды-хозяина. Она блокировала 7% света звезды при прохождении перед ней, что сделало её одним из крупнейших зарегистрированных транзитов экзопланет. Это открытие противоречило существующим моделям формирования газовых планет, так как считалось, что красный карлик, масса которого составляет лишь 40% массы Солнца, не способен породить такую планету. Астрономы назвали её «запретной».
Недавно учёные получили возможность изучить атмосферу TOI 5205b с помощью телескопа «Джеймс Уэбб». Результаты выявили ещё больше необычных особенностей этой системы.
Главной загадкой стало то, что атмосфера планеты содержит меньше тяжёлых элементов по сравнению с водородом, чем газовые гиганты в Солнечной системе, такие как Юпитер и Сатурн. Это указывает на отличия в процессе её формирования. Кроме того, TOI 5205b имеет более низкую металличность (содержание элементов тяжелее водорода и гелия) по сравнению со своей звездой-хозяином.
«Эти результаты имеют важное значение для нашего понимания процесса формирования гигантских планет, который происходит на ранних этапах жизни звезды», — отметила ведущий автор исследования, астроном Анжали Пьет (Anjali Piette) из Университета Карнеги.
Согласно существующей теории, планеты формируются в газопылевом диске, окружающем звезду. Этот диск является остаточным материалом после формирования звезды из коллапсирующей туманности. Со временем в этом протопланетном диске образуются карманы, которые конденсируются в твёрдые планеты или ядра, из которых затем формируются газовые гиганты. Однако модели предполагают, что для начала быстрого накопления газа ядро должно иметь массу около десяти масс Земли. В случае параметров красного карлика, подобного звезде TOI 5205, остаточного материала для формирования такого ядра планеты должно быть недостаточно.
Учёные пока что не нашли объяснения этому несоответствию, но низкая металличность планеты даёт новые данные для анализа. «Это указывает на то, что тяжёлые элементы мигрировали внутрь во время формирования, и теперь её внутренняя часть и атмосфера не смешиваются. Эти результаты предполагают атмосферу, богатую углеродом и бедную кислородом», — пояснил соавтор исследования Шубхам Канодия (Shubham Kanodia) из Carnegie Science.
Исследование TOI 5205b продолжает ставить под сомнение существующие теории и открывает новые пространства для проверки гипотез формирования экзопланет.