Новое открытие в Млечном пути: астрономы обнаружили первую «голую» планету

На орбите вокруг звезды ученые обнаружили еще одну необычную экзопланету, которая, вероятно, утратила свою газовую оболочку. Как же могла образоваться такая планета?

В поисках экзопланет астрономы уже обнаружили в космосе множество удивительных образований, например, экзопланету 55 Cancri e, состоящую на две трети из бриллиантов, и экзопланету KELT-9b – самую жаркую из всех известных экзопланет с температурой поверхности свыше 4300 градусов Цельсия. Однако это всего лишь два примера таких необычных экзопланет.
Недавно астрономы снова обнаружили особый объект. В период с сентября по ноябрь 2018 года принадлежащий НАСА космический телескоп «ТЕСС» искал звезду TOI-849, которая находится примерно в 730 световых лет от Земли и по своим размерам сопоставима с нашим Солнцем. Как выяснилось при анализе звездного света, вокруг нее вращается небесное тело – экзопланета. Ее удалось обнаружить только благодаря крошечной разницы в яркости.

TOI 849 b, как называется экзопланета, является особым существом. Когда ученые более подробно изучили ее с помощью инструментов обсерватории Ла-Силла Европейской южной обсерватории (Eso) в Чили, они удивились ее массе. Масса этой экзопланеты примерно в 40 раз превышает массу нашей Земли, при этом ее радиус превосходит нашу родную планету всего в 3,4 раза.

Планеты с такой массой мы обычно не обнаруживаем на такой близкой орбите вокруг звезды», подчеркнул астроном Дэвид Армстронг из Уоруикского университета (University of Warwick).

«Это должно быть небесное тело большой плотности», пишут ученые в исследовании, опубликованном в научном журнале «Nature».

По словам Кристофа Мордасини из Университета Берна, компактное тело, которое имеет примерно тот же размер, что и Нептун в нашей Солнечной системе, состоит из железа, породы и воды. Он руководил теоретической частью исследования.

На экзопланете TOI 849 b один год длится всего 18 часов

Самым необычным является расположение экзопланеты TOI 849 b: ее орбита находится там, где ее на самом деле вообще не должно быть, а именно в так называемой «пустыне Нептуна». Так астрономы обозначают регионы вокруг звезды, в которых до сих пор не были найдены экзопланеты массы Нептуна или больше. Экзопланета TOI 849 b обращается вокруг звезды так плотно, что на ее поверхности преобладает температура около 1500 градусов по Цельсию.
Один год, то есть время, необходимое планете для округления своей звезды, продолжается на этом небесном теле всего 18 часов. Даже Меркурию, нашей самой внутренней планете, требуется 88 дней для обращения вокруг Солнца. Планеты с такой массой обычно не вращаются вокруг звезды на такой близкой орбите. Так в чем же секрет TOI 849 b?

К решению этой проблемы исследователи приблизились благодаря двум элементам, которых удивительно не хватало в планетарном составе: гелий и водород. На самом деле такая массивная планета должна при своем возникновении накапливать атмосферу с большим количеством этих веществ, что обеспечивается гравитацией. Однако на TOI 849 b не было обнаружено никаких следов этих двух газов.

В этой связи эксперты пришли к выводу, что экзопланета TOI 849 b, вероятно, является только открытым планетным ядром, а не полной планетой. Предположительно, ядро когда-то принадлежало газовому гиганту, от которого оторвалась его воздушная оболочка. Согласно «Бернской модели формирования и эволюции планет», разработанной Мордасини, существуют различные способы, которые сделали экзопланету TOI 849 b обнаженной.

Во-первых, она могла быть размером примерно с Юпитер. Возможно, тогда планета попала под влияние сильных приливных сил. В космосе гравитационные поля могут нанести сильный ущерб и перепутать планеты или даже целые галактики. Возможно, столкновение с другой планетой TOI 849 b также лишило его газовых масс.

Согласно другой теории, эта планета в какой-то мере связана с родовым повреждением. Возможно, она никогда не была неповрежденной большой планетой, которая могла бы образовать атмосферу при ее возникновении. Возможно, случайно во вращающемся диске был небольшой зазор, который обычно возникает из пыли и газа вокруг протозвезды. «Возможно, что диск вышел из материала именно в тот момент, когда на самом деле происходит газовая аккреция», считает Мордасини. В таком случае TOI 849 b существовала бы только со своим тяжелым ядром – без газовой оболочки.

Первое планетарное ядро в свободном космическом полете

«Наше открытие доказывает, что такие планеты существуют, и что мы можем их отследить», утверждает Армстронг. По словам исследователей, это первый случай, когда вокруг звезды было обнаружено полное открытое ядро газового гиганта. Несмотря на большое расстояние, TOI 849 B позволяет получить представление о внутренней части планет, которые мы не можем получить даже в нашей Солнечной системе. Благодаря нему исследователи надеются получить новые выводы, прежде всего, о происхождении газовых гигантов.