Содержание
В Млечном Пути множество небольших красных карликов, причём звезды с наименьшей массой, как правило, не способны поддерживать формирование планет. Однако крошечный красный карлик TOI-6894 удивил астрономов — недавно в его системе обнаружили газового гиганта.
При массе всего 20% от массы Солнца исследователи не ожидали найти экзопланету-гигант TOI-6894b, изучая данные Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской Южной Обсерватории (ESO). Это открытие стало рекордным: TOI-6894 — самая лёгкая из известных звёзд, вокруг которой вращается газовый гигант. Исследование возглавил доктор Эдвард Брайант, научный сотрудник Уорикского университета и ведущий автор работы.
VLT обнаружил неожиданную планету у красного карлика
Используя данные одного из крупнейших телескопов — VLT ESO — Брайант обнаружил любопытный газовый гигант, который «вращается вокруг звезды с самой низкой массой из известных на сегодня, способной удерживать такую планету».
«Мы не ожидали, что планеты вроде TOI-6894b могут формироваться вокруг столь маломассивных звёзд. Это открытие станет ключевым для понимания пределов образования газовых гигантов».
TOI-6894 оказался на удивление на 60% меньше, чем следующая за ним по массе звезда-хозяин газового гиганта. При этом сам TOI-6894b имеет крайне низкую плотность: его масса примерно вдвое меньше массы Сатурна, хотя размером он чуть больше.
«Большинство звёзд в нашей Галактике — именно такие маленькие, маломассивные звёзды, которые раньше считались неспособными удерживать газовых гигантов», — отметил доктор Дэниел Бейлисс, доцент Уорикского университета. «То, что у этой звезды есть гигантская планета, серьёзно меняет наши оценки общего числа подобных планет в Галактике».
Газовый гигант, нарушающий ожидания
Интересная особенность TOI-6894b — его относительно холодная для газового гиганта атмосфера. В то время как большинство известных экзопланет-гигантов — это «горячие юпитеры» с температурой 1000–2000 Кельвинов, TOI-6894b нагрет лишь до ~420 К.
«Учитывая уровень излучения звезды, мы предполагаем, что в атмосфере доминирует метан, что крайне редко встречается», — сказал соавтор исследования, профессор Амори Трио из Бирмингемского университета. «Температура достаточно низкая, чтобы в атмосфере мог присутствовать аммиак — если это подтвердится, он будет впервые обнаружен в атмосфере экзопланеты».
«TOI-6894b может стать эталонной экзопланетой для изучения метановых атмосфер и лучшей «лабораторией» для исследования внесолнечных атмосфер, содержащих углерод, азот и кислород», — добавил Трио.
Красный карлик ставит под сомнение модели
Доктор Винсент Ван Эйлен из Лаборатории космических исследований Малларда (UCL) назвал открытие «захватывающим»: «Мы до конца не понимаем, как звезда с такой маленькой массой могла сформировать столь массивную планету! Именно для этого мы ищем новые экзопланеты».
«Находя планетные системы, отличные от нашей, мы проверяем наши модели и лучше понимаем, как сформировалась Солнечная система», — добавил он.
Согласно наиболее распространённой теории аккреции ядра, планеты формируются, когда твёрдые частицы в протопланетном диске постепенно слипаются, пока не наберут достаточную массу для притяжения газовой оболочки. Газовый гигант образуется, если масса становится настолько большой, что начинается неконтролируемое поглощение газа.
Поскольку у маломассивных звёзд протопланетные диски гораздо меньше, астрономы считали, что у них недостаточно материала для формирования массивных ядер. TOI-6894b опровергает эту гипотезу, указывая на необходимость пересмотра базовых представлений о формировании планет.
«С другой стороны, планета могла сформироваться из-за гравитационно неустойчивого диска. В некоторых случаях диск, окружающий звезду, становится неустойчивым под действием собственной гравитации. Затем такие диски могут фрагментироваться, и газ с пылью коллапсируют, образуя планету», — объяснил Эдвард.
Дальнейшие наблюдения
Дополнительный анализ показал, что существующие данные плохо соответствуют обеим теориям. В будущем команда надеется, что изучение атмосферы даст ключевые ответы о странной планете: измерения распределения материала позволят астрономам вычислить размер и структуру ядра и определить, образовалось ли оно путем аккреции или из-за неустойчивого диска.
Команда уже запланировала наблюдения с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб», чтобы детальнее изучить атмосферу TOI-6894b в течение следующего года.
«Эта система ставит новые задачи перед моделями формирования планет и представляет собой крайне интересную цель для последующих наблюдений, включая изучение ее атмосферы», — отметил соавтор исследования доктор Андрес Хордан, сотрудник Института астрофизики «Миллениум» и профессор Университета Адольфо Ибаньеса.
«Это открытие — результат систематической работы, которую мы ведем уже несколько лет из Чили и Великобритании. Наши усилия позволили внести значительный вклад в понимание того, как часто маломассивные звезды могут формировать планеты-гиганты, а также предоставить ключевые цели для дальнейших исследований с помощью космических обсерваторий».
Статья была опубликована в журнале Nature Astronomy.