WASP-193 b как превосходная цель для исследования атмосферы. a, Синтетическая модель спектра передачи и наиболее подходящая модель для теста ввода-вывода для одного транзита JWST/NIRSpec/Prism WASP-193 b. Модели и тесты производятся с помощью конвейера TIERRA. б. Апостериорные распределения вероятностей извлеченных ключевых свойств планет, демонстрирующие, что одно посещение JWST может дать ограничения на основные свойства атмосферы и массу планеты в пределах ~0,1 dex и ~1% соответственно. Красная линия представляет истинное значение, использованное при создании синтетического спектра. MR — объемное соотношение смешивания, а P0 — эталонное давление, соответствующее эталонному радиусу. Фото: Природная астрономия (2024 г.). DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y
Международная группа во главе с исследователями из лаборатории EXOTIC Льежского университета в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом и Институтом астрофизики в Андалусии только что обнаружила WASP-193b, планету-гигант с необычайно низкой плотностью, вращающуюся вокруг далекой звезды, похожей на Солнце.
Эта новая планета, расположенная на расстоянии 1200 световых лет от Земли, на 50% больше Юпитера, но в семь раз менее массивна, что придает ей чрезвычайно низкую плотность, сравнимую с плотностью сахарной ваты.
«WASP-193b — вторая наименее плотная планета, обнаруженная на сегодняшний день, после Kepler-51d, которая намного меньше», — объясняет Халид Баркауи, научный сотрудник Экзотической лаборатории Ульежа и первый автор статьи, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
«Ее чрезвычайно низкая плотность делает ее настоящей аномалией среди более чем пяти тысяч экзопланет, открытых на сегодняшний день. Эту чрезвычайно низкую плотность невозможно воспроизвести стандартными моделями облученных газовых гигантов, даже при нереалистичном предположении о структуре без ядра».
Новая планета была первоначально обнаружена в рамках проекта Wide Angle Search for Planets (WASP), международного сотрудничества академических учреждений, которые вместе управляли двумя роботизированными обсерваториями, одной в северном полушарии, а другой — в южном. Каждая обсерватория использовала набор широкоугольных камер для измерения яркости тысяч отдельных звезд по всему небу.
По данным, полученным в период с 2006 по 2008 год, а затем с 2011 по 2012 год, обсерватория WASP-South обнаружила периодические транзиты или провалы света от звезды WASP-193. Астрономы определили, что периодические падения яркости звезды соответствуют тому, что планета проходит перед звездой каждые 6,25 дней. Ученые измерили количество света, блокируемое планетой при каждом прохождении, что дало им оценку размера планеты.
Затем команда использовала обсерватории TRAPPIST-South и SPECULOOS-South под руководством Микаэля Жиллона, директора по исследованиям FNRS и астрофизика в Ульеже, расположенные в пустыне Атакама в Чили, для измерения планетарного сигнала на разных длинах волн и подтверждения планетарной природы затмевающий объект.
Наконец, они также использовали спектроскопические наблюдения, собранные спектрографами HARPS и CORALIE, также расположенными в Чили (ESO), для измерения массы планеты.
К их великому удивлению, накопленные измерения показали чрезвычайно низкую плотность планеты. По их подсчетам, его масса и размер составляли примерно 0,14 и 1,5 массы Юпитера соответственно. Полученная плотность составила около 0,059 грамма на кубический сантиметр.
Плотность Юпитера, напротив, составляет около 1,33 грамма на кубический сантиметр; а Земля — более существенная — 5,51 грамма на кубический сантиметр. Одним из материалов, наиболее близких по плотности к новой, пухлой планете, является сладкая вата, плотность которой составляет около 0,05 грамма на кубический сантиметр.
«Планета настолько легкая, что трудно представить аналогичный твердотельный материал», — говорит Жюльен де Вит, профессор Массачусетского технологического института (MIT) и соавтор. «Причина, по которой она близка к сладкой вате, заключается в том, что обе они в значительной степени состоят из воздуха. Планета, по сути, очень пушистая».
Исследователи подозревают, что новая планета состоит в основном из водорода и гелия, как и большинство других газовых гигантов в галактике. Для WASP-193b эти газы, вероятно, образуют чрезвычайно раздутую атмосферу, которая простирается на десятки тысяч километров дальше, чем собственная атмосфера Юпитера. Как именно планета может так сильно раздуваться — это вопрос, на который пока не может ответить ни одна существующая теория формирования планет. Это, конечно, требует значительного поступления энергии глубоко в недра планеты, но детали механизма еще не изучены.
«Мы не знаем, куда поместить эту планету во всех имеющихся у нас сейчас теориях формирования, потому что она является исключением из всех. Мы не можем объяснить, как образовалась эта планета. Более внимательный взгляд на ее атмосферу позволит нам ограничить эволюционный путь этой планеты», — добавляет Франсиско Посуэлос, астроном Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC, Гранада, Испания).
«WASP-193b — это космическая загадка. Ее решение потребует еще некоторой наблюдательной и теоретической работы, в частности, для измерения свойств ее атмосферы с помощью космического телескопа JWST и сопоставления их с различными теоретическими механизмами, которые, возможно, приведут к такой чрезвычайной инфляции», — заключает он. Баркауи.
Информация от: Льежским университетом
