Колоссальная экзопланета — одна из самых массивных когда-либо обнаруженных суперземель

Недавно обнаруженная экзопланета всего в 200 световых годах от нас может пролить новый свет на одну из самых странных загадок планетарной науки.

Примерно в 1,8 раза больше радиуса Земли, объект, названный ТОИ-1075б входит в число крупнейших примеров экзопланет суперземли, которые мы нашли на сегодняшний день. Это также прочно сидит в том, что мы называем щель малого радиуса планеты; кажущийся дефицит планет между 1,5 и 2 радиусами Земли.

Были обнаружены каменистые суперземли немного меньшего размера. Так же и несколько более крупные миры, наполненные пухлой атмосферой, известные как мини-Нептуны. Но в промежутках, это что-то вроде пустыни.

Этот дополнительный обхват также не является пухлым. Масса TOI-1075b в 9,95 раза больше массы Земли. Это слишком много для газообразного мира; при предполагаемой плотности экзопланета, вероятно, будет каменистой, как Меркурий, Земля, Марс и Венера. Эта особенность делает его идеальным кандидатом для исследования теорий образования и эволюции планет.

Разрыв в радиусе малых планет был обнаружен всего несколько лет назад, в 2017 году, когда у нас был достаточно большой каталог экзопланет (внесолнечных планет или планет за пределами Солнечной системы), чтобы ученые заметили закономерность. Для экзопланет, находящихся в определенной непосредственной близости от своих звезд, было обнаружено очень мало миров, которые охватывают этот промежуток.

Этому есть несколько возможных объяснений; Главный из них, по-видимому, заключается в том, что экзопланета меньше определенного размера просто не имеет массы, чтобы удерживать атмосферу от испаряющегося излучения так близко к родительской звезде. Следовательно, согласно этой модели, экзопланеты в промежутке должны иметь довольно большую атмосферу, состоящую в основном из водорода и гелия.

Введите TOI-1075b. Он был обнаружен в данных телескопа НАСА для поиска экзопланет TESS. Сокращенно от Transiting Exoplanet Survey Satellite, TESS ищет слабые, регулярные провалы в свете других звезд, предполагая, что эти звезды вращаются вокруг экзопланеты. Астрономы также могут определить радиус этой экзопланеты, основываясь на том, насколько тускнеет свет звезды.

Данные TESS показали, что оранжевый карлик TOI-1075 вращается вокруг экзопланеты, радиус которой примерно в 1,72 раза превышает радиус Земли, с периодом обращения около 14,5 часов. Это привлекло внимание астронома Захры Эссак из Массачусетского технологического института, изучающей горячие суперземли. При таком радиусе и близости тогдашний мир-кандидат соответствовал критериям мира с радиусом разрыва.

Следующим шагом в попытке понять природу этой экзопланеты было ее взвешивание. Это включает в себя использование другого эффекта, который экзопланета оказывает на свою звезду: гравитационного. Большая часть гравитации при взаимодействии звезды с планетой обеспечивается звездой, но планета также оказывает небольшое гравитационное притяжение на звезду. Это означает, что звезда очень слабо колеблется на месте, и астрономы могут обнаружить это по крошечным изменениям в свете звезды.

Если мы знаем массу звезды, эти изменения можно использовать для измерения массы планеты, раскачивающей звезду. TOI-1075 имеет массу и радиус около 60 процентов от массы нашего Солнца, поэтому Эссак и ее коллеги смогли точно рассчитать массу экзопланеты до 9,95 массы Земли. И их точные измерения размера вернули 1,791 радиуса Земли.

Если вы знаете, насколько что-то велико и насколько оно тяжело, вы можете рассчитать его среднюю плотность. А ТОИ-1075б? Оказался абсолютным бредом. Его плотность составляет 9,32 грамма на кубический сантиметр. Это почти вдвое превышает плотность Земли, составляющую 5,51 грамма на кубический сантиметр, что делает ее претендентом на звание самой плотной суперземли в книгах.

Экзопланета в разрыве масс должна иметь существенную водородно-гелиевую атмосферу. Плотность TOI-1075b несовместима с плотной атмосферой. Это очень любопытно. Но то, что экзопланета могла бы иметь вместо этого, потенциально еще более увлекательно.

«Основываясь на предсказанном составе TOI-1075b и сверхкоротком периоде обращения, мы не ожидаем, что планета сохранила H/He-оболочку», — пишут исследователи в своей статье.

«Но у TOI-1075b может быть либо: отсутствие атмосферы (голая скала); атмосфера паров металла/силиката с составом, заданным испаряющимся океаном магмы на поверхности, поскольку равновесная температура TOI-1075 b достаточно высока, чтобы расплавить скалистую породу. поверхность; или, особенно в нижней части допустимого диапазона средней плотности, возможно, тонкий H/He или CO2 или другая атмосфера».

Да, ты читаешь это правильно. TOI-1075b настолько горяч (из-за того, что находится так близко к своей звезде), что его поверхность может быть океаном магмы, создающим атмосферу из испарившейся породы.

Хорошая новость заключается в том, что мы можем узнать. Как мы только недавно убедились, JWST отлично умеет заглядывать в атмосферу экзопланет. Наведение его на TOI-1075b должно показать, есть ли у него тонкая атмосфера, силикатная атмосфера или вообще нет атмосферы — и эта информация может раскрыть некоторые ранее неизвестные особенности формирования и эволюции планет, а также то, как суперземли теряют свой газ.

Исследование группы было принято в Астрономический журнали доступен на arXiv.

Leave a Comment