Астрономы разгадали секрет экзопланеты, не похожей на другие

Астрономы получили новые данные об уникальной во всех отношениях экзопланете WASP-107b. Это одна из самых горячих экзопланет, расположенная очень близко от своей материнской звезды. К тому же она обладает настолько низкой плотностью, что ученые называют ее сделанной из "сладкой ваты". Теперь выяснилось, что масса ее ядра намного ниже, чем считалось необходимым для удержания огромной газовой оболочки, которая ее окружает. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomical Journal.

WASP-107b — экзопланета из класса супернептунов, которая вращается вокруг звезды WASP-107 в созвездии Девы, расположенной в 200 световых годах от Земли. По размеру экзопланета примерно равна Юпитеру, но в десять раз легче его.

Канадские ученые из Монреальского университета вместе с коллегами из США, Германии и Японии, работающими в проекте WASP, использовали данные, полученные в обсерватории Кека на Гавайях, чтобы более точно оценить массу WASP-107b. Для этого они использовали метод лучевых скоростей, позволяющий определять массу планеты, наблюдая колебательное движение ее звезды, вызванное гравитационным притяжением планеты.

Оказалось, что масса WASP-107b составляет примерно одну десятую часть массы Юпитера, тот есть всего примерно в 30 раз больше массы Земли. Затем авторы провели анализ вероятной внутренней структуры планеты и пришли к удивительному выводу: при такой низкой плотности планета должна иметь твердое ядро, не более чем в четыре раза превышающее массу Земли. Это означает, что более 85 процентов массы WASP-107b заключено в толстом слое газа, который окружает это ядро. Для сравнения, у Нептуна только от 5 до 15 процентов общей массы заключено в газовом слое.

"Это конкретное доказательство того, что массивная аккреция газовой оболочки может быть запущена для ядер, которые намного менее массивны, чем считалось ранее, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования Бьёрна Беннеке (Björn Benneke), профессора астрофизики из Института исследований экзопланет Монреальского университета. — В этом исследовании мы изучаем сами основы того, как могут формироваться и расти планеты-гиганты".

В соответствии с классическими моделями образования газовых гигантов, построенными на примерах Юпитера и Сатурна, чтобы удерживать большое количество газа до того, как рассеется протопланетный диск из пыли и газа, который окружает молодую звезду, необходимо твердое ядро, по крайней мере в 10 раз массивнее Земли. Поэтому у исследователей изначально было очень много вопросов относительно WASP-107b.

"Как могла образоваться планета с такой низкой плотностью? Как она удерживала свой огромный слой газа от утечки, особенно учитывая близость к звезде?" — перечисляет эти вопросы первый автор статьи аспирантка Кэролайн Пайолет (Caroline Piaulet).

Авторы предполагают, что WASP-107b сформировалась далеко от звезды, где газ в диске был достаточно холодный, чтобы газовая аккреция происходила достаточно быстро. Позже планета переместилась в свое нынешнее положение в результате взаимодействия с диском либо с другими планетами в системе.

В процессе наблюдения за системой WASP-107 исследователи открыли еще одну экзопланету — WASP-107c с массой около одной трети массы Юпитера, находящуюся намного дальше от материнскойй звезды и вращающуюся вокруг нее по вытянутой эллиптической орбите.

"WASP-107c в некотором отношении сохранила память о том, что происходило в системе WASP-107. Большой эксцентриситет ее орбиты намекает на довольно хаотическое прошлое, с взаимодействиями между планетами, которые могли привести к значительным смещениям, таким как предполагаемое для WASP-107b", — отмечает Пайолет.

Ученые планируют продолжить изучение WASP-107b с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2021 год.