«Странная» новая планета сохраняет атмосферу, несмотря на неустанное излучение близлежащей звезды

Художественная концепция объекта TIC365102760 b, прозванного Фениксом за его способность выдерживать интенсивное излучение звезды красного гиганта с близкого расстояния. Автор: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Редкая экзопланета, которая должна была быть разрушена до голой породы интенсивным излучением соседней родительской звезды, каким-то образом вместо этого вырастила пухлую атмосферу — последнее из череды открытий, заставляющих ученых переосмыслить теории о том, как планеты стареют и умирают в экстремальных условиях.

Недавно открытая планета, получившая прозвище «Феникс» за свою способность выдерживать лучистую энергию звезды красного гиганта, иллюстрирует огромное разнообразие солнечных систем и сложность планетарной эволюции, особенно в конце жизни звезд.

Результаты опубликованы в The Astronomical Journal.

«Эта планета развивается не так, как мы думали. Кажется, она имеет гораздо большую и менее плотную атмосферу, чем мы ожидали для этих систем», — сказал Сэм Грюнблатт, астрофизик из Университета Джона Хопкинса, который руководил исследованием. «Как он удержал эту атмосферу, несмотря на то, что был так близок к такой большой звезде-хозяину, это большой вопрос».

Новая планета принадлежит к категории редких миров, называемых «горячими Нептунами», поскольку они имеют много общего с самым удаленным, замороженным гигантом Солнечной системы, несмотря на то, что они намного ближе к своим звездам и намного горячее.

Последняя пухлая планета, получившая официальное название TIC365102760 b, на удивление меньше, старше и горячее, чем считали ученые. Он в 6,2 раза больше Земли, совершает оборот вокруг своей родительской звезды каждые 4,2 дня и находится примерно в шесть раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу.

Ученые пришли к выводу, что из-за возраста Феникса и палящих температур в сочетании с его неожиданно низкой плотностью процесс разрушения его атмосферы должен был происходить медленнее, чем предполагали ученые. Они также подсчитали, что планета в 60 раз менее плотная, чем самый плотный «горячий Нептун», обнаруженный на сегодняшний день, и что она не проживет более 100 миллионов лет, прежде чем начнет умирать, вращаясь по спирали в свою гигантскую звезду.

«Это самая маленькая планета, которую мы когда-либо находили вокруг одного из этих красных гигантов, и, вероятно, планета с самой низкой массой, вращающаяся вокруг [красной] звезды-гиганта, которую мы когда-либо видели», — сказал Грюнблатт. «Вот почему он выглядит очень странно. Мы не знаем, почему у него все еще есть атмосфера, в то время как другие «горячие Нептуны», которые намного меньше и намного плотнее, похоже, теряют свою атмосферу в гораздо менее экстремальных условиях».

Художественная концепция Феникса, редкой пухлой планеты, открытой учеными Университета Джонса Хопкинса. Автор: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Грюнблатт и его команда смогли получить такую информацию, разработав новый метод точной настройки данных со спутника НАСА для исследования транзитной экзопланеты. Телескоп спутника может обнаруживать планеты с низкой плотностью, поскольку они затемняют яркость своих родительских звезд, проходя перед ними. Но команда Грюнблатта отфильтровала нежелательный свет на изображениях, а затем объединила их с дополнительными измерениями, полученными в обсерватории В.М. Кека на вулкане Маунакеа на Гавайях, объекте, который отслеживает крошечные колебания звезд, вызванные их орбитальными планетами.

По словам Грюнблатта, полученные результаты могут помочь ученым лучше понять, как могут развиваться такие атмосферы, как земная. Ученые предсказывают, что через несколько миллиардов лет Солнце превратится в красную гигантскую звезду, которая раздуется и поглотит Землю и другие внутренние планеты.

«Мы не очень хорошо понимаем позднюю стадию эволюции планетных систем», — сказал Грюнблатт. «Это говорит нам о том, что, возможно, атмосфера Земли не будет развиваться именно так, как мы думали».

Пухлые планеты часто состоят из газов, льда или других более легких материалов, что делает их в целом менее плотными, чем любая планета Солнечной системы. Они настолько редки, что ученые полагают, что они есть только у 1% звезд.

По словам Грюнблатта, экзопланеты, подобные Фениксу, обнаруживаются не так часто, потому что из-за меньших размеров их труднее обнаружить, чем более крупные и плотные. Вот почему его команда ищет больше таких меньших миров. Они уже нашли дюжину потенциальных кандидатов со своей новой техникой.

«Нам еще предстоит пройти долгий путь в понимании того, как планетарные атмосферы развиваются с течением времени», — сказал Грюнблатт.

Больше информации: TESS Giants Transiting Giants. IV. A low-density hot Neptune orbiting a red giant star, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-3881/ad4149

Источник: Johns Hopkins University