Самая странная звезда? Ученые нашли объект с непонятным происхождением
Астрономы зафиксировали нечто, что противоречит многим устоявшимся представлениям о формировании планетных систем. Вокруг крошечной красной карликовой звезды, масса и размеры которой составляют менее четверти солнечных, обнаружена массивная газовая планета — почти соперник Сатурна. Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Экзопланета, получившая название TOI-6894b, обладает радиусом, равным 86% радиуса Юпитера. При этом ее родительская звезда, TOI-6894, — это настоящая астрофизическая кроха: всего 21% массы и 23% радиуса Солнца. Никогда раньше гигантская планета не была обнаружена на орбите столь маломассивной звезды.
«Я был невероятно воодушевлен, когда мы подтвердили открытие, — делится Эдвард Брайант, астрофизик из Университета Уорика и руководитель международной группы исследователей. — Мы не ожидали, что подобная планета вообще может сформироваться вблизи столь легкой звезды. Это открытие может изменить наше представление о предельных условиях формирования газовых гигантов».
Когда крошечная звезда порождает гиганта
Формирование планет тесно связано с историей рождения самой звезды. Когда плотный фрагмент газопылевого облака сжимается под действием гравитации, он образует протозвезду, окруженную вращающимся диском вещества. Этот диск питает рост звезды, пока она не станет достаточно мощной, чтобы своей радиацией разогнать остатки материала.
Что остается — идет на строительство планет. Считается, что масса этого «строительного материала» прямо пропорциональна массе звезды. Именно поэтому красные карлики, обладающие скромной массой, традиционно считались не способными породить гигантские планеты.
Однако находки вроде TOI-6894b ставят под сомнение эту догму. Это не первая «невозможная» система — но одна из самых ярких. Вопрос теперь в том, насколько часто такие исключения встречаются и что именно они нам говорят о механизмах формирования планет.
«Я изучал данные TESS, охватывающие более 91 тысячи маломассивных красных карликов, в поисках таких гигантов, — объясняет Брайант. — А потом, с помощью мощного телескопа VLT в Чили, мы подтвердили, что TOI-6894b действительно существует. Это крупнейшая экзопланета, обнаруженная у самой маломассивной звезды из всех, что нам известны».
Провал света и пушистая атмосфера
Экзопланету нашли при помощи транзитного метода — стандартной техники, когда ученые фиксируют периодическое уменьшение яркости звезды, вызванное проходом планеты по ее диску. В случае TOI-6894 затемнение составило впечатляющие 17%, что само по себе рекордно.
Это позволило оценить диаметр звезды как примерно 320 000 км, а планеты — около 120 000 км. Последующие спектроскопические наблюдения показали: TOI-6894b обладает массой всего 17% от массы Юпитера. А значит, она, вероятно, имеет очень разреженную, «пушистую» атмосферу.
Это делает ее крайне удобной целью для атмосферного анализа. Свет звезды, проходя через верхние слои атмосферы планеты во время транзита, преломляется и взаимодействует с частицами газа, позволяя выявить ее состав.
Уже подана заявка на использование телескопа JWST для таких наблюдений. Исследователи предполагают, что в атмосфере TOI-6894b может быть обнаружено большое количество метана, особенно учитывая относительно низкую температуру планеты.
«Эта система — серьезный вызов для существующих моделей планетообразования, — подчеркивает астрофизик Андрес Джордан из Института астрофизики тысячелетия (Чили). — Она крайне интересна для дальнейших наблюдений, в том числе спектроскопических».
Как могла возникнуть TOI-6894b?
Существуют два основных сценария формирования гигантских планет. Первый — постепенное накопление материала вокруг «зерна» в диске. Второй — быстрая гравитационная нестабильность, при которой диск самопроизвольно фрагментируется. Проблема в том, что ни один из них не объясняет появление TOI-6894b у такой маломассивной звезды.
Дополнительные исследования состава атмосферы и внутренней структуры планеты могут помочь понять, по какому из путей могла развиваться эта аномальная система — или указать на необходимость пересмотра самих моделей.
«Это очень интригующее открытие. Мы по-прежнему не понимаем, как звезда с такой ничтожной массой могла породить такую массивную планету, — признается Винсент Ван Эйлен из Университетского колледжа Лондона. — Наша цель — находить системы, которые отличаются от Солнечной. Только так мы можем протестировать теории и глубже понять, как формировалась наша собственная звезда и ее планеты».
