Международная группа астрономов, в том числе группа из Университета Уорика, обнаружила первый сверхгорячий Нептун, вращающийся вокруг ближайшей звезды LTT 9779.
Мир вращается так близко к своей звезде, что его год длится всего 19 часов, а это означает, что звёздное излучение нагревает планету до невероятных 1700 градусов по Цельсию.
При таких температурах тяжёлые элементы, такие как железо, могут ионизироваться в атмосфере, а молекулы диссоциировать, что создаёт уникальную лабораторию для изучения химии планет за пределами Солнечной системы.
Кроме того, что мир весит вдвое больше, чем Нептун, он также немного больше и имеет аналогичную плотность. Следовательно, LTT 9779b должен иметь огромное ядро с массой около 28 масс Земли и атмосферу, составляющую около 9% от общей массы планеты.
Сама система примерно вдвое моложе Солнца, её возраст составляет 2 миллиарда лет, и, учитывая интенсивное облучение, нельзя ожидать, что планета, похожая на Нептун, сохранит свою атмосферу так долго, что создает интригующую головоломку, которую нужно решить: как появилась такая невероятная система.
LTT 9779 – это похожая на Солнце звезда, находящаяся на расстоянии 260 световых лет, что в астрономических масштабах совсем рядом. Она очень богата металлами, в её атмосфере вдвое больше железа, чем у Солнца. Это может быть ключевым показателем того, что планета изначально была гораздо более крупным газовым гигантом, поскольку эти тела преимущественно формируются рядом со звёздами с наибольшим содержанием металлов.
Первые намёки на существование планеты были получены благодаря TESS в рамках его миссии по обнаружению небольших транзитных планет, вращающихся поблизости. Такие транзиты обнаруживаются, когда планета проходит прямо перед своей родительской звездой, блокируя часть света последней, а количество заблокированного света показывает размер спутника. Подобные миры, когда они будут полностью подтверждены, могут позволить астрономам исследовать их атмосферы, обеспечивая более глубокое понимание процессов формирования и эволюции планет.
В начале ноября 2018 года транзитный сигнал был быстро подтверждён как исходящий от планетарного тела с использованием наблюдений, сделанных с помощью прибора High Accuracy Radial-Speed Planet Searcher (HARPS), установленного на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силья на севере Чили. HARPS использует метод доплеровского колебания для измерения массы планет и орбитальных характеристик, таких как период вращения. В случае с LTT 9779b команда смогла подтвердить реальность планеты всего после одной недели наблюдений.
“Мы были очень довольны, когда наши телескопы NGTS подтвердили транзитный сигнал от этой захватывающей новой планеты. Падение яркости составляет всего две десятых процента, и очень немногие телескопы способны производить такие точные измерения”, – сказал доктор Джордж Кинг с физического факультета Уорикского университета.
Профессор Джеймс Дженкинс из Департамента астрономии Чилийского университета, возглавлявший группу, отметил, что открытие LTT 9779b на столь раннем этапе миссии TESS было полной неожиданностью; игрой, которая окупилась.
LTT 9779b – действительно редкий зверь, существующий в малонаселённой области звёздных систем. Планета находится в так называемой “Пустыне Нептунов”, регионе, лишённом планет. Хотя ледяные гиганты кажутся довольно частым побочным продуктом процесса формирования звёзд, это не тот случай, поскольку планета находится очень близко к своей звезде.
Расчеты доктора Кинга подтвердили, что атмосфера LTT 9779b была удалена в результате процесса, называемого фотоиспарением. Интенсивное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение молодой родительской звезды нагревает верхние слои атмосферы планеты и выбрасывает атмосферные газы в космос. С другой стороны, расчёты доктора Кинга показали, что у LTT 9779b не было достаточного нагрева рентгеновскими лучами.
“В результате фотоиспарения должна была образоваться либо голая скала, либо газовый гигант”, – пояснил Кинг. “Это означает, что должно быть что-то ещё, чего мы пока не знаем”.
Имеющиеся модели говорят нам, что планета представляет собой гигантский мир, в котором доминирует ядро, но, что очень важно, должно также существовать от двух до трёх земных масс атмосферного газа. Однако, если звезда такая старая, то почему вообще существует атмосфера? Что ж, если бы LTT 9779b начала свою жизнь как газовый гигант, то процесс, называемый переполнением Рош-Лоба, мог бы передать на звезду значительные количества атмосферного газа.
Переполнение Рош-Лоба – это процесс, при котором планета приближается к своей звезде настолько близко, что более сильная гравитация звезды поглощает внешние слои атмосферы планеты, и, таким образом, уменьшает массу экзопланеты. Модели предсказывают результаты, аналогичные результатам системы LTT 9779, но они также требуют некоторых уточнений.
Возможно также, что LTT 9779b занял свою текущую орбиту довольно поздно и поэтому не успел потерять атмосферу. Столкновения с другими планетами в системе могли выбросить его внутрь к звезде.
Поскольку у планеты действительно есть значительная атмосфера и она вращается вокруг относительно яркой звезды, будущие исследования её атмосферы могут раскрыть некоторые загадки, связанные с тем, как формируются такие планеты, как они развиваются и что они из себя представляют.