Космическая аномалия: мы нашли планету, которой не должно существовать

Красные карлики, такие как звезда TOI-6894, составляют значительную часть звёзд нашей галактики, но их масса невелика — всего около 20% от массы Солнца.

Из-за своих скромных размеров такие звёзды считались маловероятными кандидатами для формирования крупных планет, особенно газовых гигантов. Однако новое открытие, опубликованное в одном из ведущих астрономических журналов, переворачивает эти представления с ног на голову.

Международная команда астрономов обнаружила гигантскую планету, названную TOI-6894b, которая обращается вокруг этой крошечной звезды. Это открытие стало результатом масштабного анализа данных, собранных спутником TESS, предназначенным для поиска экзопланет методом транзитов. Исследование было сосредоточено на звёздах малой массы, чтобы выяснить, могут ли вокруг них существовать крупные планеты.

Один из ведущих авторов исследования отметил, что был крайне взволнован этим открытием. Он рассказал, что изначально изучал более 91 000 звёзд-карликов малой массы, используя данные TESS. С помощью наблюдений, проведённых на одном из крупнейших телескопов мира, удалось подтвердить существование TOI-6894b — гигантской планеты, вращающейся вокруг самой маломассивной звезды, у которой на сегодняшний день обнаружена подобная планета.

Он подчеркнул, что такие планеты, как TOI-6894b, не должны формироваться вокруг звёзд с такой низкой массой, и это открытие может стать ключевым для понимания процессов формирования крупных планет в экстремальных условиях.

Эта планета — газовый гигант с низкой плотностью. Её радиус немного превышает радиус Сатурна, но масса составляет лишь половину массы этой планеты Солнечной системы. Звезда TOI-6894, в свою очередь, является самой маломассивной из всех известных звёзд, у которых обнаружены транзитные гигантские планеты, и её размер составляет всего 60% от размера следующей по величине звезды с подобной планетой.

Один из участников исследования отметил, что большинство звёзд в нашей галактике — это именно такие маломассивные объекты, и ранее считалось, что они не могут быть "родителями" газовых гигантов. Он добавил, что обнаружение такой планеты у TOI-6894 имеет огромное значение для оценки общего числа крупных планет в галактике.

Ещё один исследователь подчеркнул, что это открытие ставит под сомнение текущие представления о формировании планет. Он отметил, что пока неясно, как звезда с такой малой массой могла создать столь крупную планету, и что подобные находки помогают проверять существующие модели и лучше понимать процессы, которые привели к образованию нашей Солнечной системы.

Основная теория формирования планет, известная как теория аккреции ядра, предполагает, что сначала формируется твёрдое ядро планеты, постепенно накапливая материал. Когда ядро становится достаточно массивным, оно начинает притягивать газ, образуя атмосферу, и в конечном итоге превращается в газовый гигант. Однако для звёзд малой массы, таких как TOI-6894, этот процесс затруднён, поскольку в протопланетном диске вокруг звезды недостаточно материала для формирования массивного ядра, способного запустить неуправляемую аккрецию газа.

Существование TOI-6894b указывает на то, что эта модель может быть неполной, и требуются альтернативные объяснения. Один из авторов исследования предположил, что планета могла сформироваться в результате промежуточного процесса аккреции ядра, при котором протопланета постепенно накапливает газ, но ядро не достигает критической массы для неуправляемого роста.

Другой возможный сценарий — формирование планеты из-за гравитационной нестабильности диска, когда газ и пыль сжимаются под действием собственной гравитации, образуя планету. Однако, как отметили исследователи, ни одна из этих теорий пока не может полностью объяснить происхождение TOI-6894b, оставляя вопрос открытым.

Чтобы понять, как сформировалась эта необычная планета, астрономы планируют изучить её атмосферу. Анализ распределения веществ внутри планеты может дать информацию о размере и структуре её ядра, что поможет определить, какой из сценариев формирования наиболее вероятен.

Кроме того, атмосфера TOI-6894b обладает уникальными особенностями. В отличие от большинства газовых гигантов, обнаруженных в последние годы, которые относятся к классу "горячих юпитеров" с температурами 1000-2000 Кельвинов, температура TOI-6894b составляет всего 420 Кельвинов. Эта низкая температура, а также глубокие транзиты, делают планету одной из самых перспективных для изучения холодных атмосфер.

Один из участников исследования отметил, что, исходя из характеристик звезды, в атмосфере планеты, скорее всего, преобладает метан — вещество, которое крайне редко удаётся обнаружить. Он добавил, что температура достаточно низкая, чтобы в атмосфере могли присутствовать следы аммиака, что стало бы первым подобным наблюдением для экзопланет.

По его словам, TOI-6894b может стать эталонной планетой для изучения атмосфер, богатых метаном, и идеальной "лабораторией" для исследования состава планет за пределами Солнечной системы.

В ближайшие 12 месяцев космический телескоп Джеймса Уэбба проведёт наблюдения за атмосферой TOI-6894b, что, как надеются астрономы, поможет определить, какая из теорий формирования планеты верна.

Один из соавторов исследования подчеркнул, что эта система представляет собой серьёзный вызов существующим моделям и является важной целью для дальнейших наблюдений. Он добавил, что открытие стало результатом многолетней работы, которая велась в нескольких странах, и что оно вносит значительный вклад в понимание того, как часто вокруг маломассивных звёзд могут формироваться крупные планеты.

Уточнения

Космический телескоп "Джеймс Уэ́бб" (англ. James Webb Space Telescope, JWST) — орбитальная инфракрасная обсерватория.