Обнаружен первый "ультра-горячий нептун". Он близок к солнцеподобной звезде и имеет атмосферу

Международная команда астрономов обнаружила первую планету-ультра горячий нептун, которая вращается вокруг недалекой к нам звезде LTT 9779.

Об этом сообщается в пресс-релизе Университета Уорика.

Мир вращается настолько близко к своей звезде, что его год длится всего 19 часов, то есть звездное излучение нагревает планету до более чем 1700 градусов по Цельсию.

При таких температурах тяжелые элементы, такие как железо, могут ионизироваться в атмосфере, а молекулы разъединяться, создавая уникальную лабораторию для изучения химии планет вне Солнечной системы.

Хотя мир весит вдвое больше, чем Нептун, он также немного больше по размерам, а следовательно имеет подобную плотность. Поэтому, LTT 9779b должен иметь огромное ядро ​​около 28 земных масс и атмосферу, которая составляет около 9% от общей массы планеты.

Сама система примерно вдвое моложе Солнца, в возрасте 2 миллиарда лет, и, учитывая интенсивное облучение, нельзя ожидать, что планета, похожая на Нептун, будет удерживать свою атмосферу так долго, что предоставляет нам для решения интригующую головоломку: как возникла такая невероятная система.

LTT 9779 - похожая на Солнце звезда, расположенная на расстоянии 260 световых лет, в астрономическом плане - в двух шагах от нас. Она чрезвычайно богата металлами, имея в своей атмосфере вдвое больше железа, чем Солнце. Это может быть ключевым показателем того, что сначала планета была гораздо большим газовым гигантом, поскольку такие тела преимущественно образуются близко к звездам с наибольшим содержанием железа.

Первые признаки существования планеты были получены с помощью Спутника обзора транзитных экзопланет (TESS) как часть его миссии по выявлению небольших транзитных планет, вращающихся вокруг близлежащих и ярких звезд по всему небу. Такие транзиты проявляются, когда планета проходит прямо перед своей звездой, блокируя часть звездного света, а количество заблокированного света указывает на размер компаньона. После полного подтверждения, такие миры смогут позволить астрономам исследовать свою атмосферу, обеспечивая глубокое понимание процессов формирования и эволюции планет.

В начале ноября 2018 года транзитный сигнал был быстро подтвержден как происходящий от тела планетарной массы, с помощью наблюдений, сделанных с использованием Высокоточного радиально-скоростного инструмента для поиска планет (HARPS), установленного на телескопе длиной 3,6 м в обсерватории ESO la Silla на севере Чили. HARPS использует метод Доплера для измерения массы планеты и орбитальных характеристик, таких как период. При обнаружении транзитных объектов, допплеровское измерение можно применить, чтобы эффективно подтвердить планетарную природу. В случае LTT 9779b команда смогла подтвердить реальность планеты всего за неделю наблюдений.

Университет Уорика является ведущим учреждением в рамках консорциума Обзор транзитов следующего поколения (NGTS), телескопы которого в Параналь в Чили проводили дальнейшие наблюдения, чтобы подтвердить открытие планеты. Доктор Джордж Кинг из этого университета, физический факультет, работал над анализом полученных выводов.

Он сказал: "Мы были очень рады, когда наши телескопы NGTS подтвердили транзитный сигнал от этой захватывающей новой планеты. Провал яркости составляет лишь две десятых одного процента, и очень мало телескопов способны делать такие точные измерения".

Профессор Джеймс Дженкинс с кафедры астрономии Чилийского университета, руководивший командой, сказал: "Открытие LTT 9779b в самом начале миссии TESS стало полной неожиданностью; азартная игра окупилась. Большинство транзитных событий с периодами, меньшими одного дня, будут ложноположительными, когда, как правило, фон затмивают бинарные звезды".

LTT 9779b - действительно редкий зверь, который существует в малонаселенной области пространства планетарных параметров. "Планета существует в где-то, что называется "пустыней Нептуна", регионе, лишенном планет, когда мы смотрим на популяцию планетных масс и размеров. Хотя ледяные гиганты кажутся довольно распространенным побочным продуктом процесса формирования планет, но не в случае, когда они очень близко находятся к своим звездам. Мы считаем, что в течение космического времени эти планеты лишаются атмосферы, превращаясь в так называемые планеты ультракороткого периода". - пояснил Дженкинс.

Расчеты доктора Кинга подтвердили, что LTT 9779b должна была лишиться своей атмосферы с помощью процесса, называемого фотоепартацией. Он сказал: "Интенсивное рентгеновское излучение и ультрафиолет от молодой родительской звезды нагрели бы верхние слои планеты и должны вывести атмосферные газы в космос". С другой стороны, подсчеты доктора Кинга показали, что для LTT 9779b недостаточно рентгеновского нагрева, чтобы она стала гораздо более массивным газовым гигантом. "Фотоепартация должна была привести или к обнажению породы, или к появлению газового гиганта", - пояснил он. "Что означает, что должно быть что-то новое и необычное об истории этой планеты, что мы должны попытаться выяснить".

Профессор Дженкинс сказал: "Модели планетарных структур говорят нам, что эта планета - мир с доминирующим гигантским ядром, но, что самое важное, там должен существовать атмосферный газ, массой от двух до трех масс Земли. Однако, если звезда настолько старая, то почему вообще существует какая-то атмосфера? Ну, если бы LTT 9779b начала жизнь как газовый гигант, то процесс, который называется переполнением полости Роша, мог перенести значительное количество атмосферного газа на звезду".

Переполнение полости Роша - это процесс, при котором планета настолько приближается к своей звезде, что более сильная гравитация звезды может захватывать внешние слои планеты, в результате чего они переносятся на звезду и при этом значительно уменьшается масса планеты. Модели прогнозируют результаты, подобные результатам с системой LTT 9779, но они еще требуют точной подстройки.

"Также может быть, что LTT 9779b прибыла на свою текущую орбиту совсем недавно, и поэтому не успела избавиться атмосферы. Отбросить ее внутрь по направлению к звезде могли бы столкновения с другими планетами в системе. Действительно, поскольку это настолько уникальный и редкий мир, могут быть достоверными более экзотические сценарии". - добавил Дженкинс.

Поскольку планета, видимо, имеет существенную атмосферу, и она вращается вокруг относительно яркой звезды, будущие исследования планетарной атмосферы могут раскрыть некоторые тайны, связанные с тем, как такие планеты образуются, как они эволюционируют, и подробности относительно того, из чего она сделана. Дженкинс сделал вывод: "Планета очень горячая, что мотивирует поиск элементов тяжелее водорода и гелия, вместе с ионизированными атомными ядрами. Трезво мнение, что эта "невероятная планета", скорее всего, столь редкая, что мы не найдем другой подобной лаборатории, чтобы детально изучать природу ультра горячих нептунов. Поэтому, мы должны извлечь из этого бриллианта все знания, которые только сможем, наблюдая за ним как с помощью космических, так и наземных приборов в течение ближайших лет."

Результаты исследования были опубликованы в Nature Astronomy в статье "Ультра-горячий нептун в пустыне Нептуна".

Читайте еще интересные новости о космосе.