RW Space

Недавно открытая экзопланета обладает настолько необычными характеристиками, что астрономы полагают, что когда-то в прошлом она, должно быть, пережила гигантское столкновение.

TOI-1853b — экзопланета, чуть меньше Нептуна, но почти в два раза меньше. такая же плотная, как Земля, что предполагает состав с высоким содержанием горных пород, который сложно объяснить с помощью обычных каналов формирования и эволюции планет.

Вместо этого была создана группа, возглавляемая физиком Лукой Напониелло из Римского университета Тор Вергата в Италии и Бристольский университет в Великобритании считает, что когда-то он был ядром гораздо большего и более газового мира, который потерял свою атмосферу в результате крайнего насилия.

«Эта планета очень удивительна! Обычно мы ожидаем, что планеты формируются с помощью столько камня, чтобы стать газовыми гигантами, такими как Юпитер, которые имеют плотность, подобную воде», — объясняет физик Цзинъяо Доу из Бристольского университета.

«TOI-1853b размером с Нептун, но имеет плотность выше, чем у стали. Наша работа показывает, что это может произойти, если планета во время своего формирования испытала чрезвычайно энергичные столкновения между планетами. Эти столкновения уничтожили часть более легкой атмосферы и воды, оставив планету с высокой плотностью, существенно обогащенную камнями.»

TOI- 1853b — редкость среди экзопланет. Она прочно расположена в пространстве, известном как Нептуновая пустыня — мире размером с Нептун, на близкой орбите со своей звездой.

Иллюстрация небольшой горстки подходящих миров. это описание было найдено среди более чем 5500 подтвержденных на сегодняшний день экзопланет. Выяснение того, почему в Нептуновой пустыне так мало экзопланет, поможет нам лучше понять формирование и эволюцию планет.

TOI-1853b в 3,46 раза больше радиуса Земли; Нептун имеет длину 3,88 земного радиуса. Но на этом сходство практически заканчивается. Экзопланета вращается вокруг своей звезды-хозяина, оранжевого карлика размером около 80 процентов от размера Солнца, один раз в 1,24 дня. Хотя его радиус не слишком расширяет воображение, его масса действительно сбивает с толку: в 73,2 раза больше массы Земли. Масса Нептуна составляет всего 17,15 земной массы.

При таком размере и массе, по подсчетам команды, TOI-1853b имеет плотность 9,7 грамма на кубический сантиметр. Это дико. Нептун имеет среднюю плотность 1,64 грамма на кубический сантиметр. Средний вес Земли составляет 5,15 грамма. Плотность железа составляет 7,87 грамма на кубический сантиметр, а плотность стали примерно такая же.

Плотность Нептуна настолько мала, потому что у него толстая и протяженная атмосфера. Плотность TOI-1853b говорит нам о том, что в его составе должно быть много более плотных материалов и мало атмосферы. (Кроме того, плотность ядра Земли составляет до 13 граммов; материал внутри массивного тела сжимается всей массой на его вершине, поэтому его плотность возрастает.)

Напониелло и его команда провели моделирование, чтобы определить, как в галактике планета могла бы стать такой. Они обнаружили, что наиболее вероятным объяснением является высокоскоростной столкновение двух массивных, все еще формирующихся экзопланет, которое столкнуло их вместе и выбросило атмосферу.

«Наш вклад в исследование заключался в моделировании экстремальных гигантских ударов, которые потенциально могли бы удалить более легкую атмосферу и воду/лед с исходной более крупной планеты в Чтобы обеспечить измеренную экстремальную плотность», — говорит физик Фил Картер из Бристольского университета.

«Мы обнаружили, что первоначальное планетарное тело, вероятно, должно было быть богато водой и подвергнуться экстремальному гигантскому удару при скорость более 75 километров в секунду, чтобы создать TOI-1853b в том виде, в котором он наблюдается».

Команда планирует провести последующие наблюдения для поиска следов атмосферы вокруг TOI-1853b, и проанализировать ее состав, чтобы определить, вероятен ли сценарий их столкновения.

Интересно, что другая похожая экзопланета только что была обнаружена другой группой ученых. TOI-332b имеет размеры 3,2 радиуса Земли, массу 57,2 массы Земли, вращается вокруг оранжевого карлика за 18,72 часа и имеет плотность 9,6 грамма на кубический сантиметр. Возможно, две отдельные команды могли бы объединить свои усилия.

«Ранее мы не исследовали такие экстремально гигантские удары, поскольку мы не ожидали их», — говорит физик Зои Лейнхардт из Бристольского университета.

«Предстоит проделать большую работу по улучшению моделей материалов, лежащих в основе наших симуляций, и по расширению диапазона моделируемых экстремальных гигантских ударов».

Исследование опубликовано в Природа.