В результате международного сотрудничества были обнаружены две из самых низкоплотных гигантских планет, когда-либо зарегистрированных. В исследовании описываются редкие «супер-пуфы» с плотностью ниже, чем у сахарной ваты. Исследование, проведенное Оксфордским университетом совместно с Лазурным берегом и Бирмингемским университетом, выявило необычную систему, которая бросает вызов нашему пониманию того, как формируются гигантские миры.
Планеты TOI-791 b и TOI-791 c вращаются вокруг карликовой звезды типа F7 на расстоянии 1110 световых лет в южном созвездии Воланс. Хотя обе планеты примерно равны по размеру Юпитеру, они обладают необычайно диффузным распределением. Плотность TOI-791 b составляет 0,038 грамма на кубический сантиметр, а TOI-791 c — 0,047 грамма на кубический сантиметр.
Для сравнения, плотность сахарной ваты составляет около 0,05 грамма на кубический сантиметр, а плотность Земли — 5,5 грамма на кубический сантиметр. Средняя плотность Юпитера составляет 1,33 грамма на кубический сантиметр, что в 28–35 раз больше, чем у этих пушистых миров.
Анализ резонанса планет-близнецов
Эти планеты — «братья и сестры», образовавшиеся вместе из одного и того же диска газа и пыли, окружающего их молодую звезду. Они находятся в редком гравитационном взаимодействии, известном как резонанс среднего движения 5:3. На каждые пять оборотов, совершенных внутренней планетой, внешняя планета совершает почти ровно три. Это гравитационное взаимодействие заставляет планеты многократно притягивать друг друга, вызывая измеримые сдвиги во времени их прохождения через звезду.
Известно, что только четыре другие системы содержат несколько суперпланет, что делает TOI-791 исключительно редкой лабораторией. Добровольцы, участвующие в проекте гражданской науки Planet Hunters TESS, впервые идентифицировали эти планеты в 2019 и 2023 годах, используя спутник НАСА Transiting Exoplanet Survey Satellite. Затем исследователи рассчитали их плотность, объединив данные наблюдений за их размерами и массами.
Сбор урожая в условиях непрерывной антарктической темноты.
Когда планета проходит перед своей звездой, она слегка приглушает свет звезды, что позволяет определить её размер. Анализируя незначительные изменения во времени прохождения, вызванные взаимным гравитационным притяжением планет, команда оценила их массы и низкую плотность. Это открытие стало результатом восьмилетних наблюдений, включая данные с наземного телескопа ASTEP в Антарктиде.
Антарктическая зима предоставила уникальное преимущество. Месяцы непрерывной темноты позволили астрономам зафиксировать исключительно длительные прохождения планет по диску Солнца, каждое из которых длилось более 11 часов, за одно непрерывное наблюдение. Официально это самые длинные непрерывные прохождения планет по диску Солнца, когда-либо наблюдавшиеся целиком с Земли.
Исследование эволюции газовых оболочек
Астрономы до сих пор спорят о том, как формируются супер-раздутые планеты. Одна из ведущих теорий предполагает, что они обладают огромными богатыми водородом и гелием атмосферами, составляющими значительную часть их общей массы.
Эти гигантские газовые оболочки, возможно, образовались при формировании планет вдали от своей звезды в холодных областях протопланетного диска, где газ мог быстро скапливаться вокруг твердого ядра.
Исследователи намерены провести дальнейшие исследования, чтобы лучше понять историю этого образования. Они предлагают использовать космический телескоп Джеймса Уэбба, чтобы оценить, содержат ли эти раздутые атмосферы углеродсодержащие, азотсодержащие и кислородсодержащие соединения. Эти космические наблюдения позволят получить новые данные о том, как эти необычные многопланетные системы развивались в течение длительных периодов времени.
Результаты исследования были впервые опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.