Вселенная регулярно ставит под сомнение устоявшиеся законы астрофизики, предлагая объекты, которые по всем канонам не должны существовать. Обнаружение экзопланет с экстремально низкой плотностью бросает вызов современным моделям формирования планетных систем. В созвездии Летучей Рыбы обнаружен уникальный дуэт миров, чья структура напоминает скорее сахарную вату, чем привычные нам газовые гиганты. Эта находка открывает новую главу в изучении эволюции звездных систем и пределов физической плотности материи в космосе.
Газовые гиганты традиционно считаются главными архитекторами своих систем. Именно они определяют итоговый облик планетных орбит, перераспределяют массу и зачастую выметают лишний космический мусор за пределы системы, формируя ее стабильность. Однако открытие объектов с аномально низкой плотностью вносит серьезный разлад в стройные гипотезы ученых. До настоящего времени в каталогах значилось не более сорока подобных «пушистых» планет, но две новые находки стали абсолютными рекордсменами по легкости.
Речь идет о системе TOI-791, расположенной на расстоянии примерно 1110–1113 световых лет от Земли. Центральная звезда этого семейства представляет собой карлика спектрального класса F7, который по своим характеристикам весьма близок к нашему Солнцу. Именно вокруг этого светила вращаются две загадочные планеты — TOI-791 b и TOI-791 c. По своим габаритам они сопоставимы с Юпитером, однако их масса оказывается ничтожной по сравнению с этим гигантом нашей системы.
Обнаружение произошло благодаря транзитному методу: космическая обсерватория TESS фиксировала периодические падения яркости звезды, когда планеты проходили перед ее диском. Анализ данных и последующее моделирование выявили поразительные цифры. Планета TOI-791 b почти идентична Юпитеру по размеру, но обладает массой всего в 3% от юпитерианской, что эквивалентно примерно 9,5 массам Земли. Ее напарница, TOI-791 c, еще крупнее Юпитера, но ее масса составляет лишь 5,9% от массы газового гиганта (около 18,7 масс Земли).
В результате средняя плотность этих миров оказалась запредельно низкой: 0,038 г/см³ для TOI-791 b и 0,047 г/см³ для TOI-791 c. Для сравнения, плотность Юпитера в десятки раз выше, а показатели новых экзопланет сопоставимы с плотностью сахарной ваты или хлопка.
Особый интерес представляет не только состав этих тел, но и их орбитальная динамика. Период обращения TOI-791 b составляет 139 дней, а TOI-791 c — 232 дня. Для транзитных газовых гигантов такие длительные циклы представляют серьезную проблему при подтверждении, так как астрономам необходимо зафиксировать несколько прохождений планеты перед звездой для верификации данных.
Чтобы собрать достаточный массив сведений, TESS в течение семи лет накопил данные за 1122 дня наблюдений. Важную роль сыграли и наземные обсерватории, в частности антарктический телескоп ASTEP на станции Конкордия. Специфика полярной ночи позволила ученым непрерывно отслеживать транзиты, которые для данных планет длятся более 11 часов, без разрывов, вызванных наступлением дня.
Определение точных масс этих объектов стало возможным благодаря их взаимному гравитационному влиянию. Находясь на одной орбите, планеты воздействуют друг на друга, вызывая небольшие отклонения в моменты их прохождения перед диском звезды. Эти гравитационные возмущения (Transit Timing Variations) позволили с высокой точностью вычислить массу каждого тела и подтвердить их невероятную «пухлость».
На данный момент основной рабочей гипотезой считается наличие массивных водородно-гелиевых оболочек, которые планеты могли аккумулировать в холодных областях протопланетного диска на ранних этапах своего формирования. Однако эта теория требует детальной проверки. Ожидается, что следующим этапом исследования станет использование космического телескопа «Джеймс Уэбб», чьи возможности спектроскопии позволят заглянуть в состав атмосфер этих эфемерных гигантов и понять, как именно природа создала столь необычные миры.
Starfall открывает путь для орбитального производства
