Охота за экзопланетами выявила несколько действительно интересных кандидатов, не последним из которых являются планеты, известные как «Горячие Юпитеры». Это относится к особому классу газовых гигантов, сравнимых по размеру с Юпитером, но вращающихся очень близко к своим солнцам. Как ни странно, существуют газовые гиганты с очень низкой плотностью, что поднимает вопросы об их формировании и эволюции. Это, безусловно, справедливо в отношении системы Кеплер 51, которая содержит не менее трех «суперпухлых» планет, схожих по размеру с Юпитером, но примерно в сто раз менее плотных.
Эти планеты также получили прозвище «гиганты из сахарной ваты», потому что их плотность сравнима с плотностью этого основного кондитерского изделия. В недавнем исследовании международная группа астрономов обнаружила еще одну массивную планету, WASP-193b, пушистый газовый гигант, вращающийся вокруг звезды, похожей на Солнце, на расстоянии 1232 световых лет от нас. Хотя эта планета примерно в полтора раза больше Юпитера, ее масса составляет лишь около 14%. Это делает WASP-193b второй по лёгкости экзопланетой, наблюдаемой на сегодняшний день. Изучение этой и других экзопланет, напоминающих «сахарную вату», может дать ценную информацию о том, как формируются эти загадочные гиганты.
В состав исследовательской группы вошли астрономы из Отдела астробиологических исследований и Института космических наук, технологий и астрофизики (STAR) Льежского университета, Обсерватории Укаймедена в Университете Кади Айяд, Массачусетского технологического института (MIT), Института де Астрофизика Андалусии (IAA-CSIC), Европейская южная обсерватория (ESO), Центр космоса и обитаемости Бернского университета, Центр вычислительной астрофизики, Кавендишская лаборатория и британская аэрокосмическая компания Space Forge. Статья, описывающая их результаты, недавно появилась в журнале. Природа Астрономия.
Новая планета была первоначально обнаружена организацией Wide Angle Search for Planets (WASP), международным сотрудничеством, которое управляет двумя обсерваториями (SuperWASP-North и WASP-South) и ищет экзопланеты с использованием метода транзита (также известного как транзитная фотометрия). В период с 2006 по 2008 год, а также в 2011/2012 годах обсерватория WASP-South обнаружила периодические провалы яркости WASP-193. Эти провалы соответствовали экзопланете с орбитальным периодом 6,25 дней и позволили оценить размер планеты.
Как объяснил Халид Баркауи, аспирант Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования, в заявлении MIT News: «Найти эти гигантские объекты с такой маленькой плотностью действительно очень редко. Существует класс планет, называемых пухлыми Юпитерами, и вот уже 15 лет остается загадкой, что они из себя представляют. И это крайний случай этого класса… [WASP-193b] настолько легкий, что потребовалось четыре года, чтобы собрать данные и доказать наличие массового сигнала, но он действительно очень крошечный».
Чтобы получить оценки массы и плотности планеты, астрономы полагались на спектры высокого разрешения (также известные как метод лучевых скоростей), полученные с помощью наземных телескопов. К сожалению, эти попытки не дали точной информации, поскольку планета была слишком легкой, чтобы оказать какое-либо заметное влияние на ее звезду. В конце концов, анализ Баркауи и его команды позволил им ограничить его массу, что позволило им оценить его плотность примерно в 0,059 грамма на кубический сантиметр. Это далеко от Юпитера, плотность которого составляет около 1,33 грамма на кубический сантиметр.
Сказал Франсиско Посуэлос, старший научный сотрудник Института астрофизики Андалусии и соавтор исследования:
«Мы не знаем, куда отнести эту планету во всех теориях формирования, которые у нас есть сейчас, потому что она является исключением из всех. Мы не можем объяснить, как образовалась эта планета, основываясь на классических моделях эволюции. Более внимательное изучение ее атмосферы позволит нам получить эволюционный путь этой планеты. Изначально мы получали чрезвычайно низкие плотности, во что вначале было очень трудно поверить. Мы повторили процесс анализа всех данных несколько раз, чтобы убедиться, что это реальная плотность планеты, потому что это было очень редко».
Исследователи подозревают, что WASP-193b, как и все газовые гиганты, состоит в основном из водорода и гелия, и что они образуют чрезвычайно раздутую атмосферу, простирающуюся на десятки тысяч километров дальше, чем атмосфера Юпитера. Эти результаты не могут быть объяснены традиционными теориями формирования и эволюции планет, что делает WASP-193b идеальным кандидатом для последующих наблюдений. В ближайшем будущем команда надеется провести последующие исследования с использованием Космический телескоп Джеймса Уэбба (англ.JWST) и метод, разработанный доцентом Массачусетского технологического института Жюльеном де Витом.
Этот метод позволяет астрономам измерять температуру, состав и давление атмосферы экзопланеты на различных глубинах, что можно использовать для точного определения массы планеты. «Чем больше атмосфера планеты, тем больше света может пройти», — говорит де Вит. «Итак, очевидно, что эта планета является одной из лучших целей для изучения атмосферных эффектов. Это будет Розеттский камень, который попытается разгадать тайну пухлых Юпитеров».
Дальнейшее чтение: Массачусетский технологический институт, Природа Астрономия
