Художественная концепция «Горячего Нептуна» ТОИ-3261 б. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/К. Миллер (Калифорнийский технологический институт/IPAC)
Планета размером с Нептун, TOI-3261 b, вращается по очень близкой орбите вокруг своей родительской звезды. Это всего лишь четвертый из когда-либо найденных объектов такого рода. Эта планета может дать ключ к разгадке того, как формируются подобные планеты.
Международная группа ученых использовала космический телескоп НАСА TESS (Спутник для исследования транзитных экзопланет), чтобы обнаружить экзопланету (планету за пределами нашей Солнечной системы), а затем провела дальнейшие наблюдения с помощью наземных телескопов в Австралии, Чили и Южной Африке. . Измерения поместили новую планету прямо в «горячую пустыню Нептуна» — категорию планет, в которой так мало членов, что их нехватка напоминает пустынный ландшафт.
Команда под руководством астронома Эммы Нэбби из Университета Южного Квинсленда опубликовала свою статью об открытии «Выживание в пустыне горячего Нептуна: открытие сверхгорячего Нептуна TOI-3261 b» в «Астрономическом журнале» в августе 2024 года.
Эта разновидность экзопланет по размеру и составу похожа на наш Нептун, но вращается очень близко к своей звезде. В этом случае «год» на TOI-3261 b длится всего 21 час. Такая узкая орбита обеспечивает этой планете место в эксклюзивной группе, в которую пока входят только три других члена: горячие Нептуны со сверхкоротким периодом существования, массы которых точно измерены.
Планета TOI-3261 b оказывается идеальным кандидатом для тестирования новых компьютерных моделей формирования планет. Одна из причин, по которой горячие Нептуны настолько редки, заключается в том, что так близко к звезде трудно сохранить плотную газовую атмосферу.
Звезды массивны и поэтому оказывают на окружающие их объекты большую гравитационную силу, которая может разрушить слои газа, окружающие ближайшую планету. Они также излучают огромное количество энергии, которая сдувает слои газа.
Оба эти фактора означают, что горячие Нептуны, такие как TOI-3261 b, могли изначально быть гораздо более крупными планетами размером с Юпитер и с тех пор потеряли большую часть своей массы.
Моделируя различные отправные точки и сценарии развития, научная группа определила, что системе звезд и планет около 6,5 миллиардов лет, и что планета изначально была гораздо более крупным газовым гигантом.
Однако, вероятно, она потеряла массу двумя способами: фотоиспарением, когда энергия звезды заставляет частицы газа рассеиваться, и приливным зачисткой, когда гравитационная сила звезды удаляет слои газа с планеты. Планета также могла сформироваться дальше от своей звезды, где оба этих эффекта были бы менее интенсивными, что позволило бы ей сохранить свою атмосферу.
Оставшаяся атмосфера планеты, одна из ее наиболее интересных особенностей, вероятно, потребует дальнейшего атмосферного анализа, возможно, помогающего разгадать историю формирования этого обитателя «горячей пустыни Нептуна».
Планета TOI-3261 b примерно в два раза плотнее Нептуна, что указывает на то, что более легкие части ее атмосферы со временем были удалены, остались только более тяжелые компоненты. Это показывает, что планета, должно быть, изначально имела в своей атмосфере множество различных элементов, но на данном этапе трудно сказать, какие именно.
Эту загадку можно разгадать, наблюдая за планетой в инфракрасном свете, возможно, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА — идеальный способ увидеть опознавательные отпечатки различных молекул в атмосфере планеты. Это не только поможет астрономам понять прошлое TOI-3261 b, но и начнет раскрывать физические процессы, лежащие в основе всех горячих планет-гигантов.
Интересные факты
Первое в истории открытие горячего Нептуна со сверхкоротким периодом, LTT-9779 b, произошло в 2020 году. С тех пор открытия TESS TOI-849 b и TOI-332 b также присоединились к элитным сверхкороткопериодическим горячим Нептунам. Клуб Нептуна (с точно измеренными массами).
И LTT-9779 b, и TOI-849 b находятся в очереди на инфракрасные наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, что потенциально расширит наше понимание атмосфер этих планет в ближайшие годы.
