В мире астрономии совершено открытие, которое заставляет пересмотреть привычные представления о строении планет. Международная группа ученых, возглавляемая исследователями из Оксфордского университета, обнаружила уникальную планетную систему, где вращаются гиганты с плотностью, сравнимой с облаком пены для бритья. Результаты исследования были опубликованы в авторитетном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Новые миры, получившие обозначения TOI-791b и TOI-791c, находятся в созвездии Летучей Рыбы, на расстоянии примерно 1110 световых лет от Земли. Несмотря на то, что по своим размерам они сопоставимы с Юпитером, их физическая структура кардинально отличается от газового гиганта нашей Солнечной системы.

Физика «невесомых» гигантов

Главной особенностью этих объектов является их экстремально низкая плотность. Для сравнения: плотность привычной нам сахарной ваты составляет около 0,05 г/см³. Открытые планеты оказались еще легче: TOI-791b имеет плотность 0,038 г/см³, а TOI-791c — 0,047 г/см³. Ведущий автор исследования Джордж Дрансфилд сравнил их структуру с куском свежей пены для бритья.

В цифрах это выглядит еще более впечатляюще: Юпитер плотнее этих объектов в 28–35 раз. При этом масса «суперпуфов» (так ученые называют этот класс объектов) ближе к массе Нептуна, но их атмосферы раздуты до невероятных масштабов. Ученые предполагают, что планеты состоят преимущественно из водорода и гелия.

Такие миры встречаются крайне редко. Среди почти 6300 подтвержденных экзопланет в каталоге НАСА к классу «суперпуфов» относится менее 40 объектов. Найти сразу две такие планеты в одной системе — уникальная научная удача, дающая возможность сравнить их характеристики.

Как взвесить облако?

Определить массу столь «воздушных» объектов стало возможным благодаря уникальному сочетанию космических факторов и наземных технологий. Планеты заперты в орбитальном резонансе 5:3. Пока внутренняя планета совершает пять оборотов вокруг звезды, внешняя успевает сделать ровно три.

Из-за тесного соседства они постоянно гравитационно подталкивают друг друга, что приводит к микрозадержкам в графике их прохождения (транзита) перед звездой. Анализируя эти смещения, астрономы смогли вычислить точную массу планет.

Важную роль сыграло и место наблюдений. Из-за гигантских атмосфер транзиты планет длятся аномально долго — более 11 часов. Зафиксировать их непрерывно удалось только с помощью телескопа ASTEP, расположенного на исследовательской станции Конкордия в Антарктиде. Полярная ночь обеспечила ученым месяцы непрерывной темноты, необходимые для получения точных данных.

Главная загадка выживания

Открытие ставит перед наукой сложный вопрос. Согласно доминирующей теории, эти планеты сформировались на далеких и холодных окраинах своей звездной системы, где легкие газы оседали вокруг небольших твердых ядер. Позже они мигрировали ближе к своей звезде.

Главная загадка заключается в том, почему тепло звезды до сих пор не выжгло и не унесло в космос эти легкие, едва удерживаемые гравитацией атмосферы. Чтобы понять, как такие «невесомые» гиганты смогли появиться и сохраниться, ученые планируют провести детальное изучение их атмосфер с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб».