Астрономы обнаружили необычную планету, похожую на Юпитер, которая вращается вокруг холодного красного карлика.

Газовый гигант с плотностью зефира был обнаружен на орбите холодного красного карлика с помощью набора инструментов, в том числе НАСА- финансируемый NEID прибор для измерения лучевых скоростей на 3.5-метровом телескопе WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик, программа NOIRLab NSF. Планета, названная TOI-3757 b, является самой пушистой газовой планетой-гигантом, когда-либо обнаруженной вокруг звезды этого типа.

Астрономы используют 3.5-метровый телескоп WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне по программе NSF. НОИРЛаб, наблюдали необычную планету, похожую на Юпитер, на орбите вокруг холодного красного карлика. Расположенная примерно в 580 световых годах от Земли в созвездии Возничего Возничего, эта планета, обозначенная как TOI-3757 b, является планетой с самой низкой плотностью, когда-либо обнаруженной вокруг красного карлика, и, по оценкам, ее средняя плотность близка к этой. из зефира.

Красные карлики — самые маленькие и тусклые звезды так называемой главной последовательности. Число звезд: — звезды, которые в своих ядрах с постоянной скоростью превращают водород в гелий. Хоть и «круто» по сравнению со звездами вроде нашей ВсКрасные карлики могут быть чрезвычайно активными и извергать мощные вспышки, способные лишить планету атмосферы, что делает эту звездную систему, казалось бы, негостеприимным местом для образования такой тонкой планеты.

«Традиционно считалось, что гигантские планеты вокруг красных карликов трудно сформировать», говорит Шубхам Канодиа, исследователь лаборатории Земли и планет Института Карнеги и первый автор статьи, опубликованной в журнале Астрономический журнал. «До сих пор это рассматривалось только на небольших выборках из доплеровских исследований, которые обычно обнаруживали планеты-гиганты дальше от этих красных карликов. До сих пор у нас не было достаточно большой выборки планет, чтобы найти ближайший к ним газ. планеты в жесткой форме».

Вокруг TOI-3757 b до сих пор существуют необъяснимые загадки, главная из которых заключается в том, как вокруг красного карлика может образоваться планета-газовый гигант, особенно с такой планетой с низкой плотностью. Однако команда Канодии считает, что у них может быть решение этой загадки.

Они предполагают, что сверхнизкая плотность TOI-3757 b может быть результатом двух факторов. Первый относится к скалистому ядру планеты; Считается, что газовые гиганты зарождались как массивные скалистые ядра, масса которых примерно в десять раз превышала массу Земля, после чего они быстро втягивают в себя большие объемы соседнего газа, образуя газовых гигантов, которые мы видим сегодня. Звезда TOI-3757 b имеет меньшее содержание тяжелых элементов по сравнению с другими M-карликами с газовыми гигантами, и это могло привести к более медленному формированию каменного ядра, задерживая начало аккреции газа и, следовательно, влияя на общую плотность планеты.

Вторым фактором может быть орбита планеты, которая предположительно имеет слегка эллиптическую форму. Иногда она приближается к своей звезде ближе, чем в другое время, что приводит к значительному избыточному нагреву, который может вызвать раздувание атмосферы планеты.

Первоначально планета была обнаружена спутником НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS). Затем команда Канодиа провела последующие наблюдения с использованием наземных инструментов, включая NEID и NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), оба размещенные на 3.5-метровом телескопе WIYN; прибор для поиска планет обитаемой зоны (HPF) на телескопе Хобби-Эберли; и обсерватория Ред-Баттс (RBO) в Вайоминге.

TESS исследовал пересечение этой планеты TOI-3757 b перед ее звездой, что позволило астрономам вычислить, что диаметр планеты составляет около 150,000 100,000 километров (3.5 25 миль) или чуть больше, чем у Юпитера. Планета совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за XNUMX дня, что в XNUMX раз меньше, чем у самой близкой планеты в нашей Солнечной системе. ртутный — на это уходит около 88 дней.

Затем астрономы использовали NEID и HPF для измерения видимого движения звезды вдоль луча зрения, также известного как ее лучевая скорость. Эти измерения позволили определить массу планеты, которая, по расчетам, составила примерно четверть массы Юпитера, или примерно в 85 раз больше массы Земли. Знание размера и массы позволило команде Канодии вычислить среднюю плотность TOI-3757 b как 0.27 грамма на кубический сантиметр (около 17 граммов на кубический фут), что составляет менее половины плотности Сатурна (планеты с самой низкой плотностью). в Солнечная система), примерно четверть плотности воды (это означает, что он будет плавать, если его поместить в гигантскую ванну, наполненную водой), или фактически по плотности аналогичен зефиру.

«Потенциальные будущие наблюдения за атмосферой этой планеты с использованием нового космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА могут помочь пролить свет на ее пухлую природу», говорит Джессика Либби-Робертс, постдокторант из Университет штата Пенсильвания и второй автор этой статьи.

«Найти больше таких систем с планетами-гигантами, которые когда-то считались чрезвычайно редкими среди красных карликов, является частью нашей цели — понять, как формируются планеты». — говорит Канодия.

Это открытие подчеркивает важность NEID в его способности подтвердить некоторых кандидатов. экзопланеты в настоящее время обнаруживается миссией НАСА TESS, предоставляя важные цели для нового космического телескопа Джеймса Вебба (JWST), чтобы продолжить работу и начать описывать их атмосферу. Это, в свою очередь, проинформирует астрономов о том, из чего состоят планеты и как они сформировались, а также, что касается потенциально обитаемых скалистых миров, смогут ли они поддерживать жизнь.

Справочник журнала

1. Шубхам Канодиа, Джессика Либби-Робертс, Калеб И. Каньяс, Джо П. Нинан, Суврат Махадеван, Гудмундур Стефанссон, Андреа С. Дж. Лин, Синклер Джонс, Эндрю Монсон, Брок А. Паркер, Генри А. Кобулницки, Тера Н. Сваби, Люк Пауэрс, Кори Бирд, Чад Ф. Бендер, Каллен Х. Блейк, Уильям Д. Кокран, Цзяин Донг, Скотт А. Диддамс, Коннор Фредрик, Арвинд Ф. Гупта, Сэмюэл Халверсон, Фред Харти, Сара Э. Логсдон, Эндрю Дж. Меткалф, Майкл В. МакЭлвейн, Кэролайн Морли, Джаядев Раджагопал, Лоуренс В. Рэмси, Пол Робертсон, Арпита Рой, Кристиан Шваб, Райан К. Терриен, Джон Вишневски и Джейсон Т. Райт. TOI-3757 b: Газовый гигант низкой плотности, вращающийся вокруг солнечно-металлического карлика M. Астрономический журнал, том 164, номер 3 DOI: DOI: 10.3847/1538-3881/ac7c20