Астрономы обнаружили планету, существование которой бросает вызов предыдущим теориям.
Звезда TOI-6894 расположена примерно в 240 световых годах от Земли в созвездии Льва, но она похожа на многие другие звезды в нашей галактике. Это небольшой красный карлик с массой, составляющей всего 20 процентов от массы нашего Солнца. В результате астрономы не подозревали, что она может обеспечить подходящие условия для образования и существования большой планеты. Однако все оказалось наоборот. Вокруг этой крошечной звезды вращается газовый гигант, называемый TOI-6894b. Результаты открытия были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Ученые на пути к гигантским планетамЭта космическая пара бросает вызов существующим теориям о формировании планет. Необычная система была обнаружена группой ученых в рамках масштабного исследования данных с Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Целью исследования, возглавляемого Эдвардом Брайантом, был поиск гигантских планет, вращающихся вокруг звезд малой массы.
«Мы не ожидали, что планеты, подобные TOI-6894b, образуются вокруг звезд такой малой массы. Это открытие станет краеугольным камнем в понимании экстремальных процессов формирования гигантских планет», — сказал Брайант.
Астрономы говорят, что им пока не удалось найти меньшую звезду, которая могла бы поддерживать такую большую планету. TOI-6894b — газовый гигант с низкой плотностью. Его радиус немного больше радиуса Сатурна, но его масса составляет всего 50 процентов массы планеты. Доктор Винсент Ван Эйлен из Лаборатории космических наук Малларда в Университетском колледже Лондона сказал: «Это интригующее открытие. Мы действительно не понимаем, как звезда такой малой массы может образовать такую массивную планету! Это одна из целей поиска большего количества экзопланет. Находя планетные системы, отличные от нашей собственной солнечной системы, мы можем проверить модели и лучше понять, как образовалась наша собственная система».
Наиболее распространенной теорией формирования планет является теория аккреции ядра. Она предполагает, что ядро планеты изначально формируется в результате постепенного накопления материала, и по мере того, как оно становится более массивным, оно притягивает газы, которые образуют атмосферу. В конце концов, оно становится достаточно большим, чтобы аккрецировать газ, в конечном итоге становясь газовым гигантом. Такие планеты вряд ли образуются вблизи звезд с малой массой, поскольку количество газа и пыли в протопланетном диске вокруг этой звезды (т. е. количество материала, необходимое для формирования планеты) слишком ограничено, чтобы позволить сформироваться достаточно массивному ядру. Однако существование TOI-6894b противоречит этой теории и предполагает, что описанная выше модель может быть неточной. В результате возникает необходимость в разработке альтернативных теорий.
«Учитывая массу планеты, TOI-6894b могла образоваться посредством промежуточного процесса аккреции ядра, когда протопланета формируется и непрерывно аккрецирует газ, при этом ядро не становится достаточно массивным для неконтролируемой аккреции газа», — сказал Эдвард Брайант. «В качестве альтернативы, она могла образоваться посредством гравитационно нестабильного диска. В некоторых случаях диск, окружающий звезду, становится нестабильным из-за гравитационного притяжения, которое она оказывает на себя. Затем эти диски могут распадаться, а газ и пыль коллапсируют, образуя планету», — добавил он.
Однако группа астрономов обнаружила, что ни одна из этих теорий не может полностью объяснить формирование TOI-6894b. Происхождение этой гигантской планеты — пока что — загадка. Одним из способов ее решения может стать детальный анализ атмосферы. Измеряя распределение материала внутри планеты, астрономы могут определить размер и структуру ядра, что может подсказать нам, образовался ли TOI-6894b путем аккреции или из нестабильного диска.
Газовый гигант удивляет ученыхПланета также уникальна с точки зрения ее условий. Большинство газовых гигантов похожи на горячие Юпитеры с температурой 1000–2000 Кельвинов. Между тем, температура TOI-6894b составляет всего 420 Кельвинов.
«Основываясь на звездном излучении TOI-6894b, мы ожидаем, что в ее атмосфере преобладает метан, который очень редко идентифицируется. Температуры достаточно низкие, чтобы атмосферные наблюдения могли даже показать присутствие аммиака, что стало бы первым случаем его обнаружения в атмосфере экзопланеты. TOI-6894b, вероятно, является модельной экзопланетой для изучения атмосфер с преобладанием метана и представляет собой лучшую «лабораторию» для изучения планетарных атмосфер, содержащих углерод, азот и кислород за пределами Солнечной системы», — сказал Амори Трио, один из исследователей.
В течение следующих 12 месяцев космический телескоп Джеймса Уэбба будет наблюдать за атмосферой планеты TOI-6894b. Результаты могут помочь определить, какая теория объясняет образование газового гиганта.
RP
