У світі астрономії зроблено відкриття, яке змушує переглянути звичні уявлення про будову планет. Міжнародна група вчених, яку очолюють дослідники з Оксфордського університету, виявила унікальну планетну систему, де обертаються гіганти з густиною, порівнянною з хмарою піни для гоління. Результати дослідження опубліковано в авторитетному журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Нові світи, які отримали позначення TOI-791b та TOI-791c, розташовані в сузір'ї Летючої Риби, на відстані приблизно 1110 світлових років від Землі. Попри те, що за своїми розмірами вони співмірні з Юпітером, їхня фізична структура кардинально відрізняється від газового гіганта нашої Сонячної системи.
Фізика «неважких» гігантів
Головною особливістю цих об'єктів є їхня екстремально низька густина. Для порівняння: густина звичної нам цукрової вати становить близько 0,05 г/см³. Відкриті планети виявилися ще легшими: TOI-791b має густину 0,038 г/см³, а TOI-791c — 0,047 г/см³. Ведучий автор дослідження Джордж Дрансфілд порівняв їхню структуру зі шматком свіжої піни для гоління.
У цифрах це виглядає ще вражаючіше: Юпітер щільніший за ці об'єкти у 28–35 разів. При цьому маса «суперпуфів» (так вчені називають цей клас об'єктів) ближча до маси Нептуна, але їхні атмосфери роздуті до неймовірних масштабів. Вчені припускають, що планети складаються переважно з водню та гелію.
Такі світи зустрічаються вкрай рідко. Серед майже 6300 підтверджених екзопланет у каталозі НАСА до класу «суперпуфів» відноситься менше 40 об'єктів. Знайти одразу дві такі планети в одній системі — унікальний науковий успіх, що дає можливість порівняти їхні характеристики.
Як зважити хмару?
Визначити масу таких «повітряних» об'єктів стало можливим завдяки унікальному поєднанню космічних факторів та наземних технологій. Планети заперті в орбітальному резонансі 5:3. Поки внутрішня планета здійснює п'ять обертів навколо зірки, зовнішня встигає зробити рівно три.
Через тісне сусідство вони постійно гравітаційно підштовхують одне одного, що призводить до мікрозатримок у графіку їхнього проходження (транзиту) перед зіркою. Аналізуючи ці зміщення, астрономи змогли обчислити точну масу планет.
Важливу роль зіграло й місце спостережень. Через гігантські атмосфери транзити планет тривають аномально довго — понад 11 годин. Зафіксувати їх безперервно вдалося лише за допомогою телескопа ASTEP, розташованого на дослідницькій станції Конкордія в Антарктиді. Полярна ніч забезпечила вченим місяці безперервної темряви, необхідні для отримання точних даних.
Головна загадка виживання
Відкриття ставить перед наукою складне питання. Згідно з домінуючою теорією, ці планети сформувалися на далеких і холодних окраїнах своєї зіркової системи, де легкі гази осідали навколо невеликих твердих ядер. Пізніше вони мігрували ближче до своєї зірки.
Головна загадка полягає в тому, чому тепло зірки досі не випалило і не завіяло в космос ці легкі, ледве утримувані гравітацією атмосфери. Щоб зрозуміти, як такі «неважкі» гіганти змогли з'явитися та зберегтися, вчені планують провести детальне вивчення їхніх атмосфер за допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб».