|
Брошен вызов теориям о формировании планет
|
|
|
|
Звезда TOI-6894, как и многие другие в нашей галактике, представляет собой маленький красный карлик, масса которого составляет всего 20% массы нашего Солнца. Как и многие другие маленькие звезды, она, как ожидается, не обеспечит подходящих условий для формирования и размещения большой планеты.
|
|
|
|
Однако международная команда астрономов обнаружила безошибочно узнаваемый признак планеты-гиганта, названной TOI-6894b, вращающейся вокруг этой крошечной звезды. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
|
|
|
|
Эта система была обнаружена в рамках крупномасштабного исследования данных TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), направленного на поиск планет-гигантов вокруг звезд с малой массой, под руководством доктора Эдварда Брайанта, который завершил эту работу в Университете Уорика и Лаборатории космических наук Малларда Калифорнийского университета.
|
|
|
|
Доктор Эдвард Брайант, лауреат премии Уорика в области астрофизики и первый автор статьи, сказал: "Я был очень взволнован этим открытием. Первоначально я просматривал наблюдения TESS за более чем 91 000 красными карликами с малой массой в поисках планет-гигантов.
|
|
|
|
|
|
|
"Затем, используя наблюдения, сделанные с помощью одного из крупнейших в мире телескопов, VLT ESO, я обнаружил TOI-6894b, гигантскую планету, проходящую транзитом через звезду с наименьшей массой, которая, как известно, на сегодняшний день может содержать такую планету. Мы не ожидали, что планеты, подобные TOI-6894b, смогут образоваться вокруг звезд с такой малой массой. Это открытие станет краеугольным камнем для понимания экстремальных процессов формирования планет-гигантов".
|
|
|
|
Планета (TOI-6894b) представляет собой газовый гигант с низкой плотностью, радиус которого немного больше, чем у Сатурна, но составляет всего ~ 50% массы Сатурна. Звезда (TOI-6894) является звездой с наименьшей массой, у которой на сегодняшний день обнаружена транзитная планета-гигант, и ее размер составляет всего 60% от размера следующей по величине звезды, у которой есть такая планета.
|
|
|
|
Доктор Дэниел Бейлисс, доцент Университета Уорика, сказал: "Большинство звезд в нашей галактике на самом деле являются маленькими звездами, точно такими же, как эта, с низкой массой, и ранее считалось, что они не способны содержать планеты-газовые гиганты. Таким образом, тот факт, что у этой звезды есть планета-гигант, имеет большое значение для общего числа планет-гигантов, которые, по нашим оценкам, существуют в нашей галактике".
|
|
Вызов ведущей теории
|
|
|
|
Доктор Винсент Ван Эйлен из Лаборатории космических исследований Малларда Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сказал: "Это интригующее открытие. Мы действительно не понимаем, как звезда со столь малой массой может образовать такую массивную планету. Это одна из целей поиска новых экзопланет. Находя планетные системы, отличные от нашей солнечной системы, мы можем протестировать наши модели и лучше понять, как сформировалась наша собственная солнечная система".
|
|
|
|
Наиболее распространенная теория формирования планет называется теорией аккреции ядра. Ядро планеты формируется сначала в результате аккреции (постепенного накопления материала), и по мере того, как ядро становится более массивным, оно в конечном итоге притягивает газы, которые образуют атмосферу. Затем он становится достаточно массивным, чтобы вступить в процесс стремительной аккреции газа и превратиться в газового гиганта.
|
|
|
|
Согласно этой теории, формирование газовых гигантов происходит сложнее вокруг звезд с малой массой, поскольку количество газа и пыли в протопланетном диске вокруг звезды (сырье для формирования планет) слишком ограничено, чтобы позволить сформироваться достаточно массивному ядру и протеканию процесса отрыва.
|
|
|
|
Однако существование TOI-6894b (гигантской планеты, вращающейся вокруг звезды с чрезвычайно низкой массой) говорит о том, что эта модель не может быть полностью точной и необходимы альтернативные теории.
|
|
|
|
Эдвард добавил: "Учитывая массу планеты, TOI-6894b могла образоваться в результате промежуточного процесса аккреции ядра, при котором протопланета образует и неуклонно накапливает газ, при этом ядро не становится достаточно массивным для безудержной аккреции газа.
|
|
|
|
"В качестве альтернативы, она могла образоваться из-за гравитационно нестабильного диска. В некоторых случаях диск, окружающий звезду, становится нестабильным из-за гравитационной силы, которую он на себя оказывает. Затем эти диски могут фрагментироваться, а газ и пыль сжиматься, образуя планету".
|
|
|
|
Но команда обнаружила, что ни одна из теорий не может полностью объяснить образование TOI-6894b на основе имеющихся данных, что пока оставляет открытым вопрос о происхождении этой планеты-гиганта.
|
|
|
|
Атмосферные ответы
|
|
|
|
Одним из способов пролить свет на тайну образования TOI-6894b является детальный анализ атмосферы. Измеряя распределение вещества внутри планеты, астрономы могут определить размер и структуру ядра планеты, что может подсказать нам, образовалась ли TOI-6894b в результате аккреции или в результате нестабильного диска.
|
|
|
|
Это не единственная интересная особенность атмосферы TOI-6894b; она необычно холодная для газового гиганта. Большинство газовых гигантов, обнаруженных охотниками за экзопланетами, – это горячие Юпитеры, массивные газовые гиганты с температурой ~1000-2000 Кельвинов.
|
|
|
|
TOI-6894b, для сравнения, имеет температуру всего 420 Кельвинов. Прохладная температура наряду с другими особенностями этой планеты, такими как очень глубокие транзиты, делает ее одной из самых многообещающих планет-гигантов, которые астрономы могут охарактеризовать как имеющие прохладную атмосферу.
|
|
|
|
Профессор Амори Трио (Amaury Triaud) из Бирмингемского университета, соавтор и член коллаборации SPECULOOS, сказал: "Основываясь на звездном излучении TOI-6894b, мы ожидаем, что в атмосфере преобладает химический состав метана, который чрезвычайно редко поддается идентификации. Температуры здесь достаточно низкие, чтобы атмосферные наблюдения могли даже показать нам наличие аммиака, что стало бы первым случаем его обнаружения в атмосфере экзопланеты.
|
|
|
|
"TOI-6894b, вероятно, представляет собой эталонную экзопланету для изучения атмосферы с преобладанием метана и лучшую "лабораторию" для изучения атмосферы планеты, содержащей углерод, азот и кислород, за пределами Солнечной системы".
|
|
|
|
Уже запланировано, что в течение следующих 12 месяцев космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) будет наблюдать атмосферу TOI-6894b. Это должно позволить астрономам определить, какая из возможных теорий может объяснить образование этой неожиданной планеты, если таковая существует.
|
|
|
|
Соавтор доктор Андрес Джордан, исследователь из Института астрофизики Миллениум и профессор Университета Адольфо Ибаньеса, сказал: "Эта система бросает новый вызов моделям формирования планет и предлагает очень интересную цель для последующих наблюдений, чтобы охарактеризовать их атмосферу.
|
|
|
|
"Это открытие является результатом систематической программы, которую мы осуществляли в течение нескольких лет в Чили и Великобритании. Наши усилия позволили нам внести значительный вклад в лучшее понимание того, как часто из маленьких звезд могут образовываться планеты-гиганты, и мы предоставляем первоочередные цели для дальнейших исследований с помощью космических платформ".
|
|
|
|
Источник
|
