Возможно, мы только что обнаружили неуловимый океанический мир, вращающийся вокруг звезды, похожей на Солнце

Редкая планета на расстоянии 245 световых лет от нас может стать ключом к разгадке планетарной тайны.

Экзопланета под названием TOI-733b чуть менее чем в два раза превышает радиус Земли и вращается вокруг звезды немного меньшего размера. чем Солнце с периодом 4,9 дня. Измерения его плотности позволяют предположить, что он мог либо потерять свою атмосферу, либо быть водным миром, покрытым океаном.

При такой близкой орбитальной близости тепло от звезды, вероятно, испаряет атмосферу TOI-733b. – это означает, что в относительно короткие сроки он может превратиться в небольшой голый камень.

Это, по мнению группы астрономов во главе с Искрой Георгиевой из Технологического университета Чалмерса в Швеции, может помочь ученым выяснить любопытный пробел в записи экзопланет: почему так мало миров между 1,5 и 2 радиусами Земли.

Исследование, принятое к публикации в Astronomy & Astrophysics, доступно на сервере препринтов arXiv.

С тех пор, как в 1990-х годах были обнаружены первые экзопланеты, мы пережили своего рода бум открытия экзопланет. На момент написания было обнаружено и подтверждено более 5300 экзопланет, а также тысячи других кандидатов. Все это означает, что мы можем начать наблюдать появление некоторых паттернов.

Некоторые из этих паттернов связаны с тем, как мы ищем экзопланеты. Двумя основными методами являются транзиты и лучевая скорость.

Транзит наблюдает за слабыми изменениями в звездном свете, когда между нами и звездой проходит вращающаяся экзопланета. Измерения лучевой скорости отслеживают крошечные изменения длины волны света звезды по мере того, как звезда притягивается гравитацией экзопланеты.

Оба метода лучше подходят для обнаружения более крупных миров на близких орбитах, поэтому они составляют большую часть экзопланет, которые мы мы нашли.

Но некоторые другие закономерности не могут быть объяснены человеческими технологиями. Одним из ярких примеров является долина малого радиуса планеты. Мы обнаружили поразительно мало миров между категорией экзопланет суперземли, до 1,5 земных радиусов, и мини-нептунов, более 2 земных радиусов.

Причина этого разрыва неизвестна, но в последнее время начинает накапливаться свидетельство уменьшения размера мини-Нептунов — миров на верхней стороне. долины радиуса, которые теряют свою атмосферу под палящим жаром своих звезд, превращаясь в более мелкие, голые, оголенные ядра на нижней стороне долины радиуса.

Однако не совсем ясно, является ли звезда приводящая к потере массы, или, если это внутренний процесс, вызванный теплом, выходящим из ядра экзопланеты.

Экзопланеты в долине радиуса — ключ к разгадке тайны. Если мы сможем найти значительное количество миров, в которых происходит этот процесс, планетарные астрономы смогут проанализировать их, чтобы попытаться лучше понять, почему существует такой странный разрыв в размерах экзопланет.

Георгиева и ее команда обнаружили экзопланету на орбите. в данных, собранных телескопом НАСА для поиска экзопланет TESS, и использовал спектрограф High Accuracy Radial Speed ​​Planet Searcher (HARPS) на 3,6-метровом телескопе ESO La Silla для измерения его характеристик.

Данные о транзите TESS выявили орбитальный период экзопланеты, помещая мир достаточно близко для фотоиспарения. Но транзитные данные не просто показывают период обращения. Если вы знаете, насколько яркой является звезда, количество света, заблокированного экзопланетой, позволяет астрономам узнать радиус этой экзопланеты.

Это привело к измерению 1,99 радиуса Земли. А спектрограф HARPS измерил лучевую скорость звезды. Опять же, это может помочь измерить экзопланету. Если вы знаете массу звезды, то то, насколько сильно она перемещается, когда гравитационно взаимодействует с экзопланетой, может сказать вам, какова масса экзопланеты. В данном случае эта масса составляла 5,72 массы Земли.

Затем массу и радиус можно объединить, чтобы получить плотность, из которой можно сделать вывод о составе. TOI-733b имеет плотность 3,98 грамма на кубический сантиметр. Это чуть больше плотности Марса и меньше плотности Земли, которая составляет 5,51 грамма на кубический сантиметр.

Мы точно не знаем, из чего сделан TOI-733b, но команда выполнила моделирование и обнаружила, что если у экзопланеты когда-либо была подобная Нептуну атмосфера из водорода и гелия, она, вероятно, уже потеряла ее. Однако если это так, то экзопланета образовала вторичную атмосферу из более тяжелых элементов.

Также возможно, что это океанский мир. В этом случае она все равно потеряла бы свой водород и гелий, но оставшаяся атмосфера была бы богата водяным паром, который более устойчив к процессам фотоиспарения. В этом случае экзопланета не испытала бы какой-либо значительной потери массы атмосферы.

«Ответ на вопрос, имеет ли TOI-733b вторичную атмосферу или является планетой-океаном, сводится к различению нептуноподобной планета, которая потеряла примерно 10 процентов H/He, оставив после себя паровую атмосферу из более тяжелых летучих веществ, и планета, которая сформировалась и оставалась относительно неизменной на протяжении всей своей эволюции», — пишут исследователи.

«Оставаясь за пределами масштабы этой статьи, поиск ответа на этот вопрос будет иметь большое значение для нашего понимания экзопланет».

К сожалению, нам придется немного подождать ответов. Мы можем исследовать атмосферы некоторых транзитных экзопланет. Это вопрос изучения изменений света звезды во время экзопланетных транзитов; любой свет, проходящий через атмосферу, изменится, и ученые могут изучить эти изменения, чтобы определить состав атмосферы.

Но планета TOI-733b не особенно подходит для проведения такого исследования. Нам придется подождать, пока телескопы следующего поколения смогут проникнуть в атмосферные секреты TOI-733b. Однако, когда придет время, исследования группы показывают, что на нее стоит взглянуть.

«По общему мнению, TOI-733 b выглядит интересной планетой и потенциально может быть маленькой, но ключевой элемент для решения больших загадок в науке об экзопланетах», — пишут они.

«Поскольку все более глубокий теоретический анализ и обещание высокоточных последующих исследований с помощью нынешних и будущих объектов, мы, кажется, хорошо на пути к поиску ответов на основные вопросы, связанные с формированием и эволюцией планет.»

Исследование было одобрено Астрономией и астрофизикой и доступно на arXiv.