Эта горячая экзопланета Юпитера неожиданно пообщалась с суперземлей

Газовые гиганты, вращающиеся очень близко к звездам, обычно одиноки. Но у этого есть друг.

Отредактировано 2023-25-06
Иллюстрация горячей планеты Юпитера основанная на наблюдениях ХабблаОблачная планета, похожая на Юпитер, вращающаяся рядом с огненной звездой, на иллюстрации, основанной на наблюдениях космического телескопа.

В нашей Солнечной системе есть восемь планет - капризные Марс и Земля, ледяные гиганты и массивные газовые планеты, но у других звезд эта группа часто гораздо меньше. У некоторых солнц есть всего одна экзопланета, вращающаяся вокруг них. Эти одинокие миры часто относятся к одному конкретному типу: Огромный газовый гигант, вращающийся очень близко к своей звезде, известный как горячий Юпитер.

Однако недавно открытая экзопланета опровергла эту точку зрения, показав, что, возможно, не все горячие Юпитеры живут в одиночку. На прошлой неделе астрономы объявили, что у горячего Юпитера, вращающегося вокруг звезды, расположенной на расстоянии 400 световых лет от нас, есть приятель: Он делит свою солнечную систему с WASP-84c, каменистой планетой, настолько большой, что ее называют суперземлей. Это открытие было обнародовано в виде препринта - научной статьи, которая еще не прошла экспертную оценку, и представлена в журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society для официальной публикации.

Горячие юпитеры - странный вид планет. В нашей Солнечной системе их нет. Пока не была обнаружена первая планета, астрономы и не предполагали, что они существуют. Газовые гиганты, такие как Юпитер, обычно образуются только вдали от своих звезд, где достаточно прохладно, чтобы газ оставался в безопасности от палящего солнечного тепла. Если планета, подобная Юпитеру, должна рождаться на расстоянии, то как она может подойти так близко к своей звезде?

У астрономов есть три основные теории того, как это происходит. Две из них - мягкие, а одна - катастрофическая. Во-первых, горячий Юпитер может двигаться вглубь от места своего рождения из-за небольших гравитационных толчков со стороны протопланетного диска - скопления пыли и газа, используемого для формирования планет в молодости звезды. Во-вторых, возможно, мы ошибаемся в теории о том, что планеты типа Юпитера должны формироваться вдали от звезд. Напротив, эти планеты просто рождаются там, где мы их видим. Оба этих сценария позволят горячим Юпитерам иметь поблизости небольшие планеты-друзья.

Но третий вариант - самый динамичный. Юпитеры могут сформироваться далеко от нас, но затем столкнуться с другими планетами, которые изменят орбиты газовых гигантов. Гравитация других планет заставит горячий Юпитер двигаться по вытянутой, эллиптической траектории, а затем гравитация звезды притянет газовый гигант вплотную, что приведет к круговой, сверхкороткой орбите. В этом бурном танце все маломассивные планеты были бы уничтожены, создав одинокий горячий Юпитер.

Лучшая теория происхождения этого конкретного горячего юпитера, названного WASP-84b, - первая: диск помог планете пройти через Солнечную систему. Предыдущие наблюдения показали, что вращение газового гиганта совпадает с вращением звезды, что является признаком того, что большая планета мигрировала внутри протопланетного диска, а не вращалась вместе с другими планетами. Открытие суперземли WASP-84c теперь добавляет больше доказательств в пользу того, что этот горячий Юпитер сформировался в результате толчка, а не разрушающего планеты удара, и этот сценарий может быть более распространенным, чем считалось ранее.

WASP-84c присоединяется к растущему списку небольших планет-приятелей горячих юпитеров: WASP-47 b, Kepler 730 b, WASP-132 b и др. "Открытие маломассивных планетарных спутников, таких как WASP-84c, позволяет предположить, что не все системы горячих Юпитеров формировались по насильственным сценариям, как считалось ранее", - говорит ведущий автор исследования Грачьян Мациевский из Института астрономии Университета Николая Коперника в Торуне, Польша.

Мациевски и его коллеги использовали спутник НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), чтобы обнаружить WASP-84c. TESS ищет экзопланеты с помощью транзитного метода, когда телескоп наблюдает за звездой в поисках крошечных провалов в ее яркости, вызванных прохождением перед ней темной планеты.

WASP-84c "был слишком мал по радиусу, чтобы быть обнаруженным первоначальным исследованием WASP, которое открыло горячий Юпитер", - говорит астроном из Калтеха Джульетта Беккер, которая не имеет отношения к новому открытию. "Это отличный пример того, что может сделать TESS", - добавляет она.

С помощью транзитного метода астрономы могут определить размеры планеты. Однако, чтобы узнать ее массу, нужны другие данные, полученные с помощью другого метода обнаружения экзопланет, известного как метод радиальных скоростей. Когда первооткрыватели WASP-84c собрали эти дополнительные данные, они определили, что масса планеты примерно в 15 раз больше массы Земли. Как и наш Голубой мрамор, она, вероятно, тоже состоит из железа и камней.

Джонатан Бранде, астроном Канзасского университета, не участвовавший в открытии, считает, что подобные открытия будут происходить все чаще, поскольку космический телескоп Джеймса Вебба приносит новые данные об экзопланетах, углубляя наше понимание того, как возникли эти планетные пары. "Я не удивлюсь, если в ближайшем будущем мы увидим новые результаты по этой системе", - говорит он.