Они размером с Юпитер
Астрономы обнаружили две планеты-гиганты с самой низкой из когда-либо обнаруженных плотностей: эти газовые гиганты настолько разреженные, что она ниже плотности сахарной ваты. TOI-791 b и TOI-791 c, вращаются вокруг карликовой звезды спектрального класса F7, расположенной примерно в 1110 световых годах от Земли в южном созвездии Волана.
Хотя обе планеты примерно такого же размера, как Юпитер, они чрезвычайно разреженные: плотность TOI-791 b составляет всего 0,038 грамма на кубический сантиметр, а плотность TOI-791 c — 0,047 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения: средняя плотность Юпитера составляет 1,33 грамма на кубический сантиметр, то есть примерно в 28–35 раз больше.
Их плотность даже ниже, чем у сахарной ваты, плотность которой обычно составляет около 0,05 грамма на кубический сантиметр.
Результаты проведенного исследования были опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Редкая пара
Считается, что эти планеты родились из одного и того же диска из газа и пыли, окружавшего их молодую звезду. Они находятся в редком гравитационном резонансе 5:3, то есть на каждые пять оборотов внутренней планеты внешняя планета совершает почти три оборота. Это гравитационное взаимодействие приводит к тому, что планеты постоянно притягивают друг друга, вызывая измеримые сдвиги во времени их прохождения по диску звезды.
Известно всего о четырех других системах, содержащих несколько таких планет. Это делает TOI-791 уникальной системой для изучения процессов формирования и эволюции таких планет.
TOI-791 b и TOI-791 c были впервые отнесены к числу кандидатов в планеты в 2019 и 2023 годах соответственно волонтерами, участвовавшими в научно-просветительском проекте Planet Hunters TESS.
Когда планета проходит перед своей звездой — это явление называется «транзит», — она слегка затмевает свет звезды. Глубина транзита позволяет оценить размер планеты. В этой системе исследователи также обнаружили незначительные изменения во времени прохождения, вызванные гравитационным притяжением двух планет друг к другу на своих орбитах вокруг звезды. Проанализировав эти сдвиги, команда смогла оценить массы планет и рассчитать их удивительно низкую плотность.
Это открытие стало возможным благодаря восьми годам наблюдений, в том числе с помощью телескопа ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) на станции «Конкордия» в Антарктиде.
Антарктическая зима дала уникальное преимущество: месяцы непрерывной темноты позволили астрономам зафиксировать исключительно длительные транзиты планет, каждый из которых длился более 11 часов, за одно непрерывное наблюдение. Это самые продолжительные непрерывные транзиты планет, которые когда-либо наблюдались с Земли.
Причины образования разреженной атмосферы
Астрономы до сих пор спорят о том, как образуются такие планеты. Одна из ведущих теорий предполагает, что они обладают огромными атмосферами, богатыми водородом и гелием, которые составляют значительную часть их общей массы.
Эти гигантские газовые оболочки могли образоваться, когда планеты формировались вдали от своей звезды, в холодных областях протопланетного диска, где газ мог быстро охлаждаться и скапливаться вокруг твердого ядра.
Исследователи хотят провести дополнительные исследования, чтобы лучше понять, как формировались эти планеты, и исключить некоторые из наиболее популярных теорий.
Недавно было описано, как две планеты мигрировали к звезде, «держась за руки».