22 фев 2023 931

«Запретная» планета, вращающаяся вокруг маленькой звезды, бросает вызов теориям образования газовых гигантов

Группа астрономов во главе с Шабхамом Канодиа из Университета Карнеги обнаружила необычную планетную систему, в которой большая газовая планета-гигант вращается вокруг маленького красного карлика под названием TOI-5205. Наблюдения, опубликованные в The Astronomical Journal, бросают вызов давним представлениям о формировании планет.

Меньшие по размеру и более холодные, чем наше Солнце, карлики M — самые распространенные звезды в нашей галактике Млечный Путь. Из-за своего небольшого размера эти звезды, как правило, примерно в два раза горячее Солнца и намного краснее. У них очень низкая светимость, но чрезвычайно долгий срок жизни. Хотя красные карлики содержат в среднем больше планет, чем другие, более массивные типы звезд, история формирования делает их маловероятными кандидатами на роль газовых гигантов.

Недавно обнаруженная планета — TOI 5205b — была впервые идентифицирована как потенциальный кандидат с помощью спутника НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS). Команда Канодиа, в которую входили Анджали Пиетт из Карнеги, Алан Босс, Джоанна Теске и Джон Чемберс, затем подтвердила ее планетарную природу и охарактеризовала ее с помощью различных наземных инструментов и средств.

Звезда-хозяин, TOI-5205, примерно в четыре раза больше Юпитера, но каким-то образом ей удалось сформировать планету размером с Юпитер, что весьма удивительно

— Шабхам Канодиа.

Ученым известно про небольшое количество газовых гигантов, вращающихся вокруг более старых карликовых звезд класса М. Но до сих пор не было обнаружено ни одного газового гиганта в планетной системе вокруг маломассивного карлика М, такого как TOI-5205.

Когда TOI 5205b с массой Юпитера проходит перед своим хозяином, он блокирует около семи процентов света — это один из крупнейших известных транзитов экзопланет.

Планеты рождаются во вращающемся диске из газа и пыли, окружающем молодые звезды. Привычная теория образования газовых планет требует около 10 земных масс этого каменистого материала для накопления и формирования массивного каменного ядра, после чего оно быстро уносит большое количество газа из соседних областей диска, чтобы сформировать планету-гигант, которую мы видим сегодня. Временные рамки, в которых это происходит, имеют решающее значение.

Планету, подобную Юпитеру, вращающуюся вокруг звезды, подобной Солнцу, можно сравнить с горошиной, вращающейся вокруг грейпфрута; для TOI-5205b, поскольку главная звезда намного меньше, она больше похожа на горошину, вращающуюся вокруг лимона. Существование TOI-5205b расширяет наши знания о дисках, в которых рождаются эти планеты. Вначале, если в диске недостаточно каменистого материала для образования начального ядра, то невозможно сформировать газовую планету-гигант. А в конце, если диск испарится до того, как сформируется массивное ядро, то планета также не сможет быть сформирована. И все же TOI-5205b сформировался, несмотря на эти ограничения. Основываясь на нашем номинальном текущем понимании формирования планет, TOI-5205b не должен существовать; это «запретная» планета

— Шабхам Канодиа.

Команда ученых продемонстрировала, что очень большая глубина транзита планеты делает ее чрезвычайно подходящей для наблюдений с помощью недавно запущенного JWST, который может пролить некоторый свет на ее атмосферу и дать дополнительные подсказки о тайне ее формирования.