Астрономы обнаружили ни на что не похожую планету - "сахарную вату"

Астрономы из Университета Монреаля (Канада) объявили о том, что гигантская экзопланета WASP-107b не похожа ни на одну другую известную науке планету. Масса ее ядра оказалась намного меньше массы, необходимой, как считается, для создания огромной газовой оболочки.

Исследование опубликовано в журнале Astronomical Journal, а коротко о нем рассказывается на сайте университета. Открытие совершила та же исследовательская группа профессора астрофизики Бьерна Беннеке, которая в 2019 году объявила о первом обнаружении воды на экзопланете, расположенной в обитаемой зоне своей звезды.

В новом исследовании приняли участие астрономы из Канады, США, Германии и Японии. Они провели детальный анализ внутренней структуры недавно открытой гигантской экзопланеты WASP-107b. По словам Беннеке, в этой работе были рассмотрены основы того, как планеты-гиганты могут формироваться и расти. Исследование доказало, что процесс формирования газовых гигантов может быть проще, чем считалось до сих пор. В частности, впервые было установлено, что в нем могут участвовать относительно небольшие ядра.

Экзопланета WASP-107b была открыта в 2017 году. Она вращается вокруг своей звезды под названием WASP-107, расположенной примерно в 212 световых годах от Земли в созвездии Девы. Эта планета расположена очень близко к своему светилу - расстояние между ними в 16 раз меньше, чем расстояние между Землей и Солнцем.

Исследователи отмечают, что по своему размеру данная экзопланета сопоставима с Юпитером, но при этом она в 10 раз легче него. Этот космический объект вообще оказался одной из известных науке экзопланет с наименьшей плотностью. Она настолько низка, что астрофизики назвали такой тип планет "сахарной ватой".

В новом исследовании для оценки массы этого объекта впервые были использованы данные, полученные в обсерватории Кека на Гавайях. Ученые применили метод лучевых скоростей, который позволяет не только определять массу планеты, но и наблюдать колебательное движение ее звезды, связанное с гравитационным притяжением.

Уточненные расчеты показали, что масса WASP-107b составляет примерно одну десятую массы Юпитера и примерно в 30 раз превышает массу Земли. Затем команда провела анализ, чтобы определить наиболее вероятную внутреннюю структуру, и пришла к удивительному выводу: при такой низкой плотности планета должна иметь твердое ядро, не более чем в четыре раза превышающее массу Земли.

Это означает, что свыше 85 процентов его массы заключено в толстом слое газа, окружающем ядро. Для сравнения ученые взяли Нептун, масса которого аналогична массе WASP-107b. Так вот газовый слой Нептуна составляет лишь от пяти до 15 процентов его общей массы.

"У нас возникло много вопросов о WASP-107b, - говорит соавтор работы Кэролайн Пиауле. - Как могла образоваться планета с такой низкой плотностью? И как она удерживает свой огромный слой газа от утечки в космос, особенно учитывая ее близость к своей звезде? Это побудило нас провести тщательный анализ, чтобы определить историю формирования".

До сих пор считалось, что без массивного ядра газовые гиганты не могут преодолеть критический порог, необходимый для создания и сохранения своих больших газовых оболочек. Однако для WASP-107b наиболее правдоподобным является другой сценарий.

Ученые предположили, что эта планета сформировалась далеко от своей звезды, где газ в диске был достаточно холодным. Поэтому газовая аккреция могла происходить очень быстро. Позже планета переместилась в свое текущее положение, а произошло это либо за счет взаимодействия с диском, либо в результате взаимодействия с другими планетами этой системы.

Интересно, что наблюдения за звездной системой WASP-107 впервые проводились в течение длительного периода времени. И это позволило исследователям совершить еще одно важное открытие: они обнаружили вторую планету, названную WASP-107c. Ее масса составляет одну треть массы Юпитера, то есть она значительно больше, чем масса ее соседа WASP-107b.

Кроме того, планета WASP-107c находится намного дальше от своей звезды. На полный оборот вокруг нее у этого объекта уходит три года, в то время как один оборот WASP-107b занимает всего лишь 5,7 дня. Помимо истории формирования, анализ WASP-107b породил еще много загадок. Например, сюрпризом для ученых стало то, что на этой планете содержится крайне мало метана. Это удивило астрофизиков, так как у планет данного типа метана всегда много.

"Экзопланеты, подобные WASP-107b, не имеющие аналогов в нашей Солнечной системе, позволяют нам лучше понять механизмы формирования планет в целом и возникающее в результате их разнообразие", - резюмирует Пиауле.