Недавно открытая экзопланета потеряла атмосферу и ученые не знают, как это произошло

Недавно открытая экзопланета потеряла атмосферу и ученые не знают, как это произошло

Фото из открытых источников
Недавно открытая экзопланета поставила астрономов перед интересной проблемой. Она называется TOI-332b, и ее физические свойства и орбитальное расстояние от звезды сложно объяснить с помощью современной теории формирования планет. Учитывая, что в Млечном Пути пока обнаружено так мало экзопланет такого типа, это могло бы пролить некоторый свет на то, почему быстро вращающиеся миры размером с Нептун кажутся такими редкими. Препринт нового исследования доступен на arXiv.
 
«Мы представляем здесь обнаружение и характеристику TOI-332b, планеты с ультракоротким периодом существования и необычно высокой плотностью, расположенной глубоко в нептуновой пустыне», — пишет группа под руководством астрофизика Ареса Осборна из Университета Уорика в Великобритании. «TOI-332b — это очень интересное дополнение к нашим текущим открытиям в нептунийской пустыне и тематическое исследование для проверки теории формирования планет».
 
На сегодняшний день человечество обнаружило и подтвердило существование более 5500 экзопланет (это внесолнечные планеты, миры за пределами Солнечной системы), и мы наблюдаем появление некоторых интересных закономерностей.
 
Некоторые свойства экзопланет, такие как радиус или расстояние от звезды, относительно распространены; некоторые, однако, гораздо более скудны. Выяснение того, почему мы обнаружили много-много одних типов миров и так мало других, может стать ключом к пониманию того, как формируются и развиваются планетные системы.
 
Одна из областей дефицита известна как Нептуновая пустыня. Мы обнаружили поразительно мало экзопланет размером с Нептун, вращающихся близко к своим звездам. На самом деле, как отмечают Осборн и их коллеги, в разрыве находится лишь небольшая горстка экзопланет.
 
Недавно обнаруженный объект TOI-332b, вращающийся вокруг звезды оранжевого карлика на расстоянии 727 световых лет от нас, помещается прямо внутри нее. Измерения воздействия, которое он оказывает на свет своей родительской звезды, показывают, что его радиус в 3,2 раза больше радиуса Земли (Нептун равен 3,88 земного радиуса), и он вращается вокруг звезды каждые 18,72 часа.
 
Уже одни эти свойства сделали бы TOI-332b объектом интереса, но есть и кое-что еще. Гравитационное воздействие на звезду-хозяина позволило Осборну и его команде измерить массу экзопланеты. Его масса составляет 57,2 массы Земли. Нептун имеет массу 17,15 земной массы.
 
Это означает, что TOI-332b имеет колоссальную плотность 9,6 грамма на кубический сантиметр. Это одна из самых плотных масс экзопланеты Нептуна, когда-либо обнаруженных. Сам Нептун имеет плотность 1,64 грамма на кубический сантиметр. Земные показатель - 5,51 грамма. TOI-332b в среднем плотнее железа.
 
Моделирование предполагает, что экзопланета имеет огромное плотное железное ядро, каменистую мантию и тонкую атмосферу из водорода и гелия. Но для ядра такого размера, как предполагалось для TOI-332b, ожидается большая, толстая и протяженная атмосфера, подобная Юпитеру.
 
Возникает очень интересный вопрос: куда делась атмосфера TOI-332b? В мире, расположенном так близко к своей звезде, должны происходить процессы фотоиспарения, когда экстремальное излучение звезды заставляет атмосферу испаряться и утекать. Но фотоиспарение само по себе не может объяснить потерю атмосферы такого размера. 
 
Другие процессы включают планетарную миграцию, которая привела бы к разрушению атмосферы по мере того, как экзопланета перемещалась с большего расстояния к своей родительской звезде, и последующий нагрев изнутри из-за гравитационных изменений на орбите экзопланеты.
 
Также возможно, что гигантский удар с другим объектом размером с планету мог привести к взрыву большей части атмосферы TOI-332b. Или TOI-332b просто никогда не имел атмосферы.
 
В любом случае, необходимо будет более внимательно изучить, чтобы выяснить, почему объект TOI-332b такой, какой он есть.
 
«Эта необычная планета проверяет то, что мы сейчас понимаем о формировании планет; как такое гигантское ядро существует без газовой оболочки, остается вопросом без ответа», — пишут исследователи. «Необходимы дальнейшие наблюдения, чтобы потенциально разобраться в истории формирования TOI-332b и текущих характеристиках».