Планета размером с Землю, сделанная из твердого железа, обнаружена на орбите соседней звезды

Мы не можем понять природу, не понимая ее ареала. Это очевидно в науке об экзопланетах и ​​в наших теориях формирования планет. Выбросы и странности природы оказывают давление на наши модели и побуждают ученых копать глубже.

Глизе 367 b (или Тахай), безусловно, является странным объектом. Это планета сверхкороткого периода (USP), которая обращается вокруг своей звезды всего за 7,7 часов.

В нашем каталоге из более чем 5000 экзопланет есть почти 200 других планет USP, поэтому Gliese 367 b не уникальна в этом отношении. . Но это исключение в другом отношении: это также сверхплотная планета – почти в два раза плотнее Земли.

Это означает, что она должна состоять почти из чистого железа.

«Вы можете сравнить GJ 367 b с похожей на Землю планетой с оторванной каменистой мантией».

Элиза Гоффо, ведущий автор Туринского университета.

Астрономы нашел Тахай в данных TESS (Транзитный спутник для исследования экзопланет) за 2021 год. Но новое исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal Letters, уточняет массу и радиус странной планеты с помощью улучшенных измерений. Он также нашел двух братьев и сестер планеты.

Исследование называется «Компания по исследованию сверхвысокой плотности и сверхкороткого периода подземного мира GJ 367 b: открытие двух дополнительных планет с малой массой в 11,5 и 34 дня». Ведущий автор — Элиза Гоффо, доктор философии. студент физического факультета Туринского университета.

TESS обнаружил Gliese 367 b в 2021 году, когда обнаружил чрезвычайно слабый транзитный сигнал от звезды красного карлика по имени Gliese 367. Сигнал находился на границах TESS. способность обнаружения, поэтому астрономы знали, что она маленькая, как Земля.

В рамках усилий 2021 года исследователи использовали спектрограф High-Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) в Европейской южной обсерватории, чтобы определить G 367 b. Масса и плотность.

Они определили, что радиус планеты составляет 72 процента земного, а ее масса — 55 процентов земной. Это означает, что, скорее всего, это была железная планета, оставшееся ядро ​​некогда гораздо большей планеты.

Перенесемся в настоящее время и в новое исследование Гоффо и ее коллег.

Они тоже использовал HARPS для измерения маленькой планеты. На этот раз они использовали 371 наблюдение HARPS G 367 b. Эти результаты показывают, что планета даже более плотная, чем показало исследование 2021 года. Новое исследование показывает, что вместо 55 процентов массы Земли планета составляет 63 процента массы Земли. Ее радиус также сократился с 72 процентов земного до 70 процентов земного.

Все сводится к тому, что G 367 b в два раза плотнее Земли.

Как появилась планета пройти сюда? Вряд ли оно сформировалось таким, какое оно есть сейчас. Скорее всего, это ядро ​​планеты, у которой была удалена каменная мантия.

«Вы можете сравнить GJ 367 b с похожей на Землю планетой, у которой удалена каменная мантия», — сказал ведущий автор Гоффо.

«Это может иметь важные последствия для формирования GJ 367 b. Мы полагаем, что планета могла образоваться подобно Земле, с плотным ядром, состоящим в основном из железа, окруженным богатой силикатами мантией».

Что-то экстраординарное должно было произойти, чтобы маленькая планета потеряла свою мантию. «Катастрофическое событие могло разрушить ее каменистую мантию, оставив обнаженным плотное ядро ​​планеты», — объяснил Гоффо. Столкновения между ним и другими все еще формирующимися протопланетами в начале ее существования могли разрушить внешний слой планеты.

Другая возможность, по мнению Гоффо, заключается в том, что небольшой USP родился в необычно богатом железом регионе. протопланетного диска. Но это кажется маловероятным.

Существует третья возможность, и впервые о ней задумались, когда астрономы открыли G 367 b в 2021 году. Это может быть остаток некогда огромного газового гиганта, такого как Нептун.

Для этого планета должна была сформироваться дальше от звезды, а затем мигрировать внутрь. Сейчас она находится так близко к своей звезде, что интенсивное излучение красного карлика выкипело бы атмосферу.

>

G 367 b принадлежит к очень небольшому классу экзопланет, называемых супер-Меркуриями. Их состав такой же, как у Меркурия, но они крупнее и плотнее. (Несмотря на то, что они редки, есть одна система с двумя из них.)

Меркурий, возможно, постигла та же участь, что и G 367 b. Когда-то у него могло быть больше мантии и коры, но удары удалили его.

Но даже среди супер-Меркурий G 367 b выделяется. Это самый плотный USP, о котором мы знаем.

«Благодаря нашим точным оценкам массы и радиуса мы изучили потенциальный внутренний состав и структуру GJ 367 b и обнаружили, что, как ожидается, он будет иметь железное ядро ​​с массовая доля 0,91», — говорится в новой статье.

Так что же произошло в этой системе? Как G 367 b оказалась в этом состоянии и так близко к своей звезде?

Исследователи также нашли в этой системе еще две планеты: G 367 c и d. Астрономы считают, что планеты USP почти всегда находятся в системах с несколькими планетами, поэтому новое исследование подтверждает это. TESS не смог обнаружить эти планеты, потому что они не проходят транзитом через свою звезду. Команда обнаружила их в своих наблюдениях HARPS, и их присутствие ограничивает возможные сценарии формирования.

«Благодаря нашим интенсивным наблюдениям с помощью спектрографа HARPS мы обнаружили наличие двух дополнительных планет малой массы с орбитальными периодами 11,5 и 34 дня, что уменьшает количество возможных сценариев, которые могли бы привести к образованию такой плотной планеты», — сказал соавтор Давиде Гандольфи, профессор Туринского университета.

Планеты-спутники также вращаются близко к звезде, но имеют меньшую массу. Это наталкивает на мысль о том, что любой из них образовался в богатой железом среде, но не исключает ее.

«Хотя GJ 367 b мог образоваться в богатой железом среде, мы не исключаем сценарий формирования, включающий в себя жестокие события, такие как столкновения гигантских планет», — сказал Гандольфи в пресс-релизе.

В заключении своей статьи команда углубляется в возможные сценарии формирования.

В Согласно сценарию формирования, протопланетный диск вокруг Глизе 367 должен был иметь область, обогащенную железом. Но астрономы не знают, существует ли вообще такой тип богатой железом области.

«Возможные пути могут включать образование материала, значительно более богатого железом, чем обычно считается в протопланетных дисках. Хотя неясно, существуют ли диски с таким большим относительным содержанием железа именно вблизи внутреннего края (откуда можно было получить большую часть материала)», — пишут они.

На самом деле, в отдельном исследовании 2020 года говорится, что что их работа по формированию планет «не способна воспроизвести экстремальное обогащение Fe, необходимое для образования Меркурия». Если модели диска не могут объяснить, как образовался богатый железом Меркурий, они не могут объяснить, как образовалась G 367 b.

Вместо этого более вероятно, что планета была другой, когда она сформировалась, а затем приняла свой нынешний вид. формируется с течением времени.

Столкновительное разрушение – это когда внешний материал планеты удаляется в результате одного или нескольких столкновений. Поскольку внешний материал менее плотный, чем внутренний материал на дифференцированных планетах, повторяющиеся столкновения увеличили бы объемную плотность G 367 b за счет удаления более легкого материала.

Но здесь есть по крайней мере одна проблема: «Наши измерения объемной плотности GJ 367 b показывают, что столкновительное зачистка должно быть чрезвычайно эффективным при удалении ненужных частиц». -железный материал с планеты, если это единственный работающий процесс», — пишут авторы. Удивительно эффективно, но не невозможно.

Итак, есть три возможности: планета образовалась в среде, богатой железом, планета когда-то была больше и потеряла свои внешние слои в результате столкновений, или планета является лево- над ядром некогда массивного газового гиганта, который мигрировал слишком близко к своей звезде и лишился газовой оболочки.

Возможно, нам не придется останавливаться на одном.

» Конечно, все вышеописанные процессы могли способствовать созданию почти чистого железного шара, известного как GJ 367 b», — пишут авторы.

Все, что у нас сейчас есть, — это возможности. Система похожа на головоломку, и астрономам предстоит ее решить. Его необычные свойства делают его выдающимся, а учёным нравятся такие необычные явления, потому что они мотивируют их копать глубже. Если наши нынешние теории не могут объяснить эти чудаки, тогда наши теории нуждаются в доработке.

«Эта уникальная многопланетная система, в которой находится подземелье USP сверхвысокой плотности, является необычной целью для дальнейшего исследования сценарии формирования и миграции систем USP», — заключают исследователи.

Эта статья первоначально была опубликована изданием Universe Today. Прочтите оригинал статьи.