На расстоянии 190 световых лет от Земли, в галактике Млечный Путь, учёные исследуют уникальную планетную систему, где вокруг одной звезды вращаются два редких соседа: горячий Юпитер и мини-Нептун.
Исследователи из Массачусетского технологического института впервые смогли изучить атмосферу меньшей из этих планет и обнаружили доказательства того, что она образовалась не в том месте, где сейчас находится.
Ключ к разгадке — необычный состав атмосферы
Анализ показал, что атмосфера TOI-1130b (внутреннего мини-Нептуна) содержит относительно тяжёлые молекулы, такие как водяной пар, углекислый газ, диоксид серы и возможные следы метана. Ученые утверждают, что планета не могла бы иметь такую «тяжёлую» атмосферу, если бы сформировалась так близко к своей звезде, как сообщает Eureka Alert.
Учёные предполагают другую версию событий. Возможно, мини-Нептун и его гигантский сосед образовались гораздо дальше от звезды, в холодной внешней части протопланетного диска. В этом регионе планеты постепенно накапливали лед и другие летучие вещества, а затем медленно перемещались внутрь системы, сохраняя своё близкое расположение и атмосферу.
Система, которую никто не ожидал
Это первое наблюдательное подтверждение того, что мини-Нептуны могут формироваться за так называемой линией инея, которая обозначает границу в протопланетном диске, где температура достаточно низка для конденсации воды в лед.
Как отметил ведущий автор исследования Согата Барат, это первое наблюдение атмосферы планеты, находящейся внутри орбиты горячего Юпитера. Измерения показывают, что мини-Нептун действительно сформировался за линией инея, что делает этот путь образования планет возможным.
Мини-Нептуны, представляющие собой газовые карлики с каменистым ядром, более массивные, чем Земля, но легче Нептуна, являются одним из самых распространённых типов планет в Млечном Пути, хотя их нет в Солнечной системе. Обычно их рассматривают как довольно обычные экзопланеты.
Тем не менее, система TOI-1130 изначально выглядела исключением. В 2020 году её обнаружили с помощью спутника НАСА TESS: две планеты обращаются вокруг звезды с периодами около четырёх и восьми дней — мини-Нептун находится внутри орбиты горячего Юпитера. Такая конфигурация считалась почти невозможной, так как горячие Юпитеры обычно «одинокие»: из-за своей большой массы и гравитации они, как правило, выбрасывают или уничтожают любые планеты внутри своей орбиты.
Исследователи также выяснили, что TOI-1130b поглощает излучение, связанное с водой, углекислым газом, диоксидом серы и метаном. Это тяжёлые молекулы, а не лёгкие водород и гелий, как можно было бы ожидать от планеты, сформировавшейся близко к звезде.
Наиболее вероятное объяснение заключается в том, что планета образовалась далеко от звезды, в холодной области за линией льда. Именно там она накопила атмосферу, богатую водой и летучими веществами, захватывая ледяные «камешки». Затем она медленно переместилась к звезде, где лёд испарился, но характерный химический состав остался.