Астрономы обнаружили «горячий Нептун» на тесной орбите
Художественное представление "горячего Нептуна" TOI-3261 b. Автор: NASA/JPL-Caltech/K. Miller (Caltech/IPAC)
Планета размером с Нептун, TOI-3261 b, совершает паляще близкую орбиту вокруг своей звезды-хозяина. Это всего лишь четвертый объект такого рода, когда-либо найденный, и эта планета может пролить свет на то, как формируются такие планеты.
Международная группа ученых использовала космический телескоп НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), чтобы обнаружить экзопланету (планету за пределами нашей солнечной системы), а затем провела дальнейшие наблюдения с помощью наземных телескопов в Австралии, Чили и Южной Африке. Измерения поместили новую планету прямо в «горячую пустыню Нептуна» — категорию планет с таким малым количеством членов, что их редкость вызывает ассоциации с пустынным ландшафтом.
Группа под руководством астронома Эммы Набби из Университета Южного Квинсленда опубликовала свою статью об открытии «Выживание в пустыне горячего Нептуна: открытие сверхгорячего Нептуна TOI-3261 b» в журнале The Astronomical Journal в августе 2024 года.
Эта разновидность экзопланет похожа на наш Нептун по размеру и составу, но вращается чрезвычайно близко к своей звезде. В этом случае «год» на TOI-3261 b длится всего 21 час. Такая узкая орбита обеспечивает этой планете место в эксклюзивной группе, в которую пока входят только три других члена: сверхкороткопериодические горячие нептуны, массы которых были точно измерены.
Планета TOI-3261 b оказалась идеальным кандидатом для проверки новых компьютерных моделей формирования планет. Одна из причин, по которой горячие Нептуны так редки, заключается в том, что трудно сохранить густую газообразную атмосферу так близко к звезде.
Звезды массивны, и поэтому оказывают большую гравитационную силу на окружающие их предметы, что может сдуть слои газа, окружающие близлежащую планету. Они также излучают огромное количество энергии, которая сдувает слои газа.
Оба эти фактора означают, что горячие Нептуны, такие как TOI-3261 b, могли изначально быть гораздо более крупными планетами размером с Юпитер, а с тех пор потеряли значительную часть своей массы.
Путем моделирования различных начальных точек и сценариев развития научная группа определила, что возраст звездно-планетной системы составляет около 6,5 миллиардов лет, и что планета изначально была гораздо более крупным газовым гигантом.
Однако, вероятно, она потеряла массу двумя способами: фотоиспарением, когда энергия звезды заставляет частицы газа рассеиваться, и приливным отрывом, когда гравитационная сила звезды отрывает слои газа от планеты. Планета также могла сформироваться дальше от своей звезды, где оба этих эффекта были бы менее интенсивными, что позволило бы ей сохранить свою атмосферу.
Оставшаяся атмосфера планеты, одна из ее самых интересных особенностей, вероятно, потребует дальнейшего анализа атмосферы, что, возможно, поможет разгадать историю формирования этого обитателя «жаркой пустыни Нептуна».
Планета TOI-3261 b примерно в два раза плотнее Нептуна, что указывает на то, что более легкие части ее атмосферы были со временем удалены, оставив только более тяжелые компоненты. Это показывает, что планета, должно быть, изначально имела в своей атмосфере множество различных элементов, но на данном этапе трудно сказать, какие именно.
Эту загадку можно разгадать, наблюдая за планетой в инфракрасном свете, возможно, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА — идеальный способ увидеть идентификационные отпечатки различных молекул в атмосфере планеты. Это не только поможет астрономам понять прошлое TOI-3261 b, но и начнет раскрывать физические процессы, лежащие в основе всех горячих гигантских планет.
Интересные факты
Первое в истории открытие сверхкороткопериодического горячего Нептуна, LTT-9779 b, произошло в 2020 году. С тех пор открытия TESS TOI-849 b и TOI-332 b также присоединились к элитному клубу сверхкороткопериодических горячих Нептунов (массы которых были точно измерены).
LTT-9779 b и TOI-849 b ожидаются на очереди для инфракрасных наблюдений с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, что потенциально расширит наши знания об атмосферах этих планет в ближайшие годы.
Больше информации: Emma Nabbie et al, Surviving in the Hot-Neptune Desert: The Discovery of the Ultrahot Neptune TOI-3261b, The Astronomical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-3881/ad60be
Источник: NASA
0 комментариев