Астрономы сообщили об обнаружении необычной экзопланеты GJ 523b, которая при размерах всего в 2,5 раза больше Земли обладает массой порядка 23,5 земной. Столь высокая масса при относительно скромном радиусе указывает на то, что мир преимущественно состоит из тяжёлых каменно-металлических материалов и имеет лишь незначительную газовую оболочку. Это противоречит стандартным представлениям о том, как должны формироваться планеты подобной массы, и делает объект одним из самых загадочных в недавних открытиях.

Что такое «мега-Земля» и каковы параметры GJ 523b

GJ 523b относят к так называемым «мега-Землям» — неофициальному классу исключительно массивных планет с преимущественно каменным составом. Радиус обнаруженного мира примерно в 2,55 раза превышает земной, а его средняя плотность оценивается около 7,74 г/см³. Для сравнения: средняя плотность Земли составляет порядка 5,51 г/см³. Такая разница означает, что внутри GJ 523b сконцентрировано значительно больше тяжёлых элементов, чем в нашем мире, и что объёмная водородно-гелиевая атмосфера у неё, по всей видимости, отсутствует или крайне мала.

Как планету нашли и измерили её массу

Первоначально объект был выявлен космическим телескопом NASA TESS, а затем учёные провели уточняющие наблюдения с помощью 3,5-метрового телескопа WIYN Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. Спектроскопические измерения позволили определить, насколько сильно GJ 523b гравитационно «раскачивает» свою звезду, и по этим данным рассчитать массу планеты. Полный оборот вокруг звезды объект совершает всего за 17,75 дня, а возраст всей системы оценивается примерно в 170 млн лет — это делает её относительно «молодой» по астрономическим меркам.

Почему открытие бросает вызов моделям формирования планет

Именно сочетание молодости и огромной массы делает GJ 523b особенно интересной. Согласно стандартным моделям, по мере роста каменно-металлическое ядро начинает активно притягивать водород и гелий из протопланетного диска, окружавшего молодую звезду. При достижении определённого порога массы этот процесс может резко ускориться и привести к образованию газового гиганта — именно так, как считается, в Солнечной системе сформировались Юпитер и Сатурн. Однако GJ 523b уже набрала массу около 23 Земель и при этом не превратилась в богатую газом планету. Высокая плотность объекта прямо указывает на отсутствие значительной водородно-гелиевой оболочки, и теперь астрономам предстоит объяснить, каким образом столь массивный мир сохранил преимущественно тяжёлый состав.

Возможные объяснения аномалии

Среди обсуждаемых сценариев — потеря первоначально существовавшей атмосферы: планета могла сформироваться с газовой оболочкой, но впоследствии утратила её под действием внешних факторов. Альтернативный сценарий предполагает, что GJ 523b могла возникнуть в результате столкновения двух крупных планет, в ходе которого их каменные ядра объединились, а значительная доля газовых оболочек была выброшена в космос. Оба варианта требуют дальнейшей проверки, и учёные рассчитывают на обнаружение большего числа подобных объектов: несколько десятков сверхплотных «мега-Земель» позволили бы понять, являются ли они редкими аномалиями или представляют собой отдельный распространённый сценарий эволюции планет.

Противоречивые данные

Существенных расхождений в ключевых параметрах между источниками нет, однако в публикациях встречаются незначительные различия в округлении цифр. Так, масса планеты приводится то как «около 23 Земель», то как «23,5 земных», а радиус — как «в 2,5 раза» или «в 2,55 раза» больше земного. Эти разночтения связаны с разными уровнями точности и округлением в отдельных отчётах, но не меняют общей картины: речь идёт об одном и том же сверхплотном объекте, чья аномальная масса при скромном размере остаётся главным предметом научного интереса.

Что дальше

Астрономы планируют продолжить поиск аналогичных сверхплотных экзопланет, чтобы статистически оценить, насколько типичен сценарий «мега-Земли», не превратившейся в газовый гигант. Каждая новая подобная находка будет сужать круг возможных объяснений и помогать уточнить модели формирования планетных систем, в которых, как оказалось, не всё подчиняется привычным сценариям роста ядра и захвата газа.