Зефирный мир на орбите холодной красной карликовой звезды

Экзопланета-газовый гигант с плотностью зефира была обнаружена на орбите вокруг холодного красного карлика с помощью набора инструментов, включая прибор для измерения лучевой скорости NEID на 3,5-метровом телескопе WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик, Программа NOIRLab NSF. Планета, названная TOI-3757 b, является самым пушистым газовым гигантом, когда-либо обнаруженным вокруг звезды этого типа. Астрономы с помощью 3,5-метрового телескопа WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, программы NOIRLab NSF, наблюдали необычную планету, похожую на Юпитер, на орбите вокруг холодного красного карлика. Расположенная примерно в 580 световых годах от Земли в созвездии Возничего Возничего, эта планета, идентифицированная как TOI-3757 b, является планетой с самой низкой плотностью, когда-либо обнаруженной вокруг красного карлика. зефир.

Красные карлики — это самые маленькие и тусклые представители так называемых звезд главной последовательности — звезд, которые с постоянной скоростью превращают водород в гелий в своих ядрах. Несмотря на то, что красные карлики «холодные» по сравнению со звездами, подобными нашему Солнцу, они могут быть чрезвычайно активными и извергать мощные вспышки, способные лишить планету ее атмосферы, что делает эту звездную систему, казалось бы, негостеприимным местом для формирования такой тонкой планеты. «Традиционно считалось, что планеты-гиганты вокруг красных карликов трудно сформировать», — говорит Шабхам Канодиа, исследователь из Лаборатории Земли и планет Института науки Карнеги и первый автор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal. «До сих пор это рассматривалось только с небольшими выборками из доплеровских исследований, которые обычно находили планеты-гиганты дальше от этих красных карликов. До сих пор у нас не было достаточно большой выборки планет, чтобы найти близкие газовые планеты в крепкая манера».

Вокруг TOI-3757 b все еще есть необъяснимые загадки, большая из которых заключается в том, как газовый гигант может образоваться вокруг звезды-красного карлика, особенно такой планеты с низкой плотностью. Однако команда Канодии считает, что у них может быть разгадка этой загадки. Они предполагают, что сверхнизкая плотность TOI-3757 b может быть результатом двух факторов. Первый относится к каменистому ядру планеты; Считается, что газовые гиганты начинаются с массивных скалистых ядер, примерно в десять раз превышающих массу Земли, после чего они быстро втягивают большие количества соседнего газа, образуя газовые гиганты, которые мы видим сегодня. Звезда TOI-3757b имеет более низкое содержание тяжелых элементов по сравнению с другими М-карликами с газовыми гигантами, и это могло привести к более медленному формированию каменного ядра, задержке начала газовой аккреции и, следовательно, влиянию на общую плотность планеты.

Вторым фактором может быть орбита планеты, которая предварительно считается слегка эллиптической. Бывают моменты, когда он приближается к своей звезде, чем в другое время, что приводит к значительному избыточному нагреву, который может привести к раздуванию атмосферы планеты. Первоначально планета была обнаружена спутником NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Затем команда Канодиа провела дополнительные наблюдения с использованием наземных инструментов, в том числе NEID и NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), оба размещены на 3,5-метровом телескопе WIYN; искатель планет обитаемой зоны (HPF) на телескопе Хобби-Эберли; и обсерватория Ред Баттс (RBO) в Вайоминге. TESS исследовал пересечение этой планеты TOI-3757 b перед ее звездой, что позволило астрономам рассчитать диаметр планеты примерно в 150 000 километров (100 000 миль) или чуть больше, чем у Юпитера. Планета завершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 3,5 дня, что в 25 раз меньше, чем у ближайшей планеты в нашей Солнечной системе — Меркурия, у которой на это уходит около 88 дней.

Затем астрономы использовали NEID и HPF для измерения видимого движения звезды вдоль луча зрения, также известного как ее лучевая скорость. Эти измерения обеспечили массу планеты, которая, по расчетам, составляла около одной четверти массы Юпитера, или примерно в 85 раз больше массы Земли. Знание размера и массы позволило команде Канодиа рассчитать среднюю плотность TOI-3757 b как 0,27 грамма на кубический сантиметр (около 17 граммов на кубический фут), что составляет менее половины плотности Сатурна (планеты с самой низкой плотностью). в Солнечной системе), около четверти плотности воды (это означает, что она будет плавать, если ее поместить в гигантскую ванну, наполненную водой), или фактически похожа по плотности на зефир. «Возможные будущие наблюдения за атмосферой этой планеты с помощью нового космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА могут помочь пролить свет на ее пухлую природу», — говорит Джессика Либби-Робертс, научный сотрудник Пенсильванского государственного университета и второй автор этой статьи.

«Обнаружение большего количества таких систем с планетами-гигантами, которые когда-то считались чрезвычайно редкими вокруг красных карликов, является частью нашей цели понять, как формируются планеты», — говорит Канодиа. Открытие подчеркивает важность NEID в его способности подтвердить некоторые экзопланеты-кандидаты, которые в настоящее время обнаруживаются миссией НАСА TESS, предоставляя важные цели для нового космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), чтобы продолжить и начать характеризовать их атмосферы. Это, в свою очередь, проинформирует астрономов о том, из чего состоят планеты и как они сформировались, а для потенциально пригодных для жизни каменистых миров — могут ли они поддерживать жизнь.

Источник