Странная» новая планета сохраняет атмосферу, несмотря на безжалостное излучение близлежащей звезды

Концепция TIC365102760 b, прозванной Фениксом за способность выживать под интенсивным излучением красной звезды-гиганта с близкого расстояния. Credit: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Редкая экзопланета, которая должна была бы превратиться в голый камень под воздействием интенсивного излучения близкой звезды-хозяина, вместо этого обзавелась пухлой атмосферой - последнее открытие в череде открытий, заставляющих ученых пересмотреть теории о том, как планеты стареют и умирают в экстремальных условиях.

Получившая прозвище «Феникс» за способность выжить под воздействием лучистой энергии красной гигантской звезды, вновь открытая планета иллюстрирует огромное разнообразие солнечных систем и сложность планетарной эволюции - особенно на закате жизни звезд.

Результаты исследования опубликованы в журнале The Astronomical Journal.

«Эта планета развивается не так, как мы думали: у нее гораздо более плотная атмосфера, чем мы ожидали для подобных систем», - говорит Сэм Грюнблатт (Sam Grunblatt), астрофизик из Университета Джонса Хопкинса, возглавлявший исследование. «Как она сохранила эту атмосферу, находясь так близко к такой большой звезде-хозяину, - большой вопрос».

Новая планета относится к категории редких миров, называемых «горячими нептунами», поскольку они имеют много общего с самым внешним, замерзшим гигантом Солнечной системы, несмотря на то, что находятся гораздо ближе к своим звездам-хозяевам и гораздо горячее.

Новейшая пухлая планета, получившая официальное название TIC365102760 b, на удивление меньше, старше и горячее, чем предполагали ученые. Она в 6,2 раза больше Земли, совершает оборот вокруг родительской звезды каждые 4,2 дня и находится примерно в шесть раз ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу.

Из-за возраста Феникса и палящих температур в сочетании с неожиданно низкой плотностью процесс разрушения его атмосферы должен был происходить медленнее, чем предполагали ученые, заключили ученые. Они также подсчитали, что планета в 60 раз менее плотная, чем самый плотный «горячий Нептун», обнаруженный на сегодняшний день, и что она проживет не более 100 миллионов лет, прежде чем начнет умирать, вращаясь по спирали вокруг своей гигантской звезды.

«Это самая маленькая планета, которую мы когда-либо находили вокруг одного из этих красных гигантов, и, вероятно, самая низкомассивная планета, вращающаяся вокруг [красной] гигантской звезды, которую мы когда-либо видели», - сказал Грюнблатт. "Вот почему она выглядит очень странно. Мы не знаем, почему у нее до сих пор есть атмосфера, в то время как другие «горячие нептуны», которые гораздо меньше и гораздо плотнее, похоже, теряют свои атмосферы в гораздо менее экстремальных условиях".

Концепция Феникса, редкой пухлой планеты, открытой учеными Университета Джонса Хопкинса. Credit: Roberto Molar Candanosa/Johns Hopkins University

Грюнблатт и его команда смогли получить такие сведения, разработав новый метод тонкой настройки данных, полученных со спутника НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite. Телескоп спутника может обнаружить планеты с низкой плотностью, поскольку они приглушают яркость своих звезд-хозяев, проходя перед ними. Но команда Грюнблатта отфильтровала нежелательный свет на снимках, а затем объединила их с дополнительными измерениями, проведенными обсерваторией В.М. Кека (W.M. Keck) на гавайском вулкане Маунакеа, которая отслеживает крошечные колебания звезд, вызванные движением планет по орбите.

По словам Грюнблатта, полученные результаты могут помочь ученым лучше понять, как могли развиваться атмосферы, подобные земной. Ученые предсказывают, что через несколько миллиардов лет Солнце превратится в красную гигантскую звезду, которая раздуется и поглотит Землю и другие внутренние планеты.

«Мы не очень хорошо понимаем позднюю стадию эволюции планетарных систем», - сказал Грюнблатт. «Это говорит нам о том, что, возможно, атмосфера Земли будет развиваться не совсем так, как мы думали».

Пухлые планеты часто состоят из газов, льда или других легких материалов, что делает их в целом менее плотными, чем любая другая планета Солнечной системы. Они настолько редки, что, по мнению ученых, встречаются лишь у 1% звезд.

По словам Грюнблатта, экзопланеты, подобные Фениксу, обнаруживаются не так часто, потому что из-за небольших размеров их сложнее заметить, чем более крупные и плотные планеты. Именно поэтому его команда ищет больше таких маленьких миров. С помощью новой методики они уже нашли дюжину потенциальных кандидатов.

«Нам еще предстоит пройти долгий путь в понимании того, как планетарные атмосферы развиваются с течением времени», - говорит Грюнблатт.

Дополнительная информация: TESS Giants Transiting Giants. IV. Горячий нептун с низкой плотностью на орбите красной гигантской звезды, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-3881/ad4149