Почему найденные планеты назвали супер-пуховками? Объяснение ученых

Астрономы обнаружили две планеты размером с Юпитер, которые при этом легче сахарной ваты. Они находятся в 1110 световых годах от Земли, в созвездии Летучей Рыбы, и вращаются вокруг звезды TOI-791. Эти небесные тела — самые крупные из известных экзопланет с плотностью ниже, чем у кондитерского изделия. Их существование ломает привычные представления о том, как могут выглядеть миры за пределами Солнечной системы.

Легче пены для бритья

Плотность этих двух планет настолько мала, что Джордж Дрансфилд из Оксфордского университета сравнивает их с «хорошей порцией пены для бритья, только что из баллончика». По сути, это газовые гиганты, которые почти не имеют массы. Для сравнения: Юпитер плотнее этих «пушистиков» в 35 раз. Учёные предполагают, что планеты состоят в основном из водорода и гелия, а их цвет — скорее всего белый или голубой, в зависимости от облачности. Никакого розового оттенка сахарной ваты там нет. Чтобы подтвердить химический состав, потребуются наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб».

«Эти две планеты имеют плотность, сравнимую с хорошей порцией пены для бритья, только что из баллончика»

Дрансфилд и её коллеги опубликовали свои результаты в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Открытие сделано с помощью спутника NASA TESS, который за последние десять лет зафиксировал прохождения этих планет по диску звезды. Затем астрономы использовали наземные телескопы для уточнения орбит и расчёта плотности с расстояния почти в 10 квадриллионов километров.

Редкие супер-пушистики

Из почти 6300 подтверждённых миров за пределами Солнечной системы к классу «супер-пуфов» (super-puffs) относят меньше 40 объектов. Это действительно редкое явление. Считается, что такие планеты формируются в протопланетном диске вокруг молодой звезды, где газа значительно больше, чем пыли. Со временем они теряют большую часть вещества, становясь ещё более разреженными. Дрансфилд подчёркивает: «Изучая экзотические системы с редкими планетами, мы добавляем новые фрагменты в головоломку формирования планет и узнаём больше о нашем месте во Вселенной».

Как измерить невесомость на расстоянии 1110 световых лет

Чтобы определить плотность планеты, нужно знать две вещи: её массу и размер. Размер легко получить по тому, насколько сильно планета блокирует свет звезды во время транзита. Массу — по гравитационному влиянию на звезду (метод лучевых скоростей) или по вариациям времени транзитов. В случае с TOI-791 астрономы использовали комбинацию данных TESS и наблюдений с нескольких наземных телескопов. Результат оказался ошеломляющим: планеты размером с Юпитер имеют плотность всего около 0,1 грамма на кубический сантиметр — это примерно в 10 раз менее плотно, чем пробка, и во много раз легче сахарной ваты (плотность которой около 0,5 г/см³).

Такие экстремально рыхлые миры ставят вопросы: как они вообще удерживают свою атмосферу? Не испаряются ли они под действием излучения звезды? Пока учёные не знают точного ответа. Возможно, эти планеты — остатки гораздо более массивных тел, потерявших большую часть оболочки. Или же они сформировались в области диска с очень низкой плотностью твёрдых частиц.

Что дальше?

Теперь, когда «супер-пуфы» официально признаны рекордсменами по легкости, главный вопрос — что покажет «Джеймс Уэбб»? Если спектроскопия подтвердит наличие водяного пара, метана или других молекул, то эти планеты станут идеальной лабораторией для изучения атмосфер газовых гигантов на ранних стадиях эволюции. А если выяснится, что они состоят почти из чистого водорода с примесью гелия, то придётся пересматривать модели формирования планет. В любом случае, ближайшие годы наблюдений дадут больше загадок, чем ответов. Может быть, именно такие невесомые миры — ключ к пониманию того, как газовые гиганты теряют свои оболочки и превращаются в более плотные объекты. Или наоборот — показывают, насколько разнообразной может быть Вселенная за пределами наших привычных категорий.