Астрономы нашли две планеты с плотностью меньше, чем у сахарной ваты

Международная группа астрономов под руководством Оксфордского университета подтвердила открытие двух гигантских экзопланет, чья плотность ниже, чем у сахарной ваты. Эти небесные тела имеют размеры Юпитера, но обладают настолько разрежённой атмосферой, что их относят к редкому классу сверхлёгких планет. Изучение таких миров поможет понять, как в Галактике появляются подобные необычные объекты.

Планеты, получившие обозначения TOI-791 b и TOI-791 c, вращаются вокруг жёлто-белого карлика класса F7 в созвездии Летучей Рыбы, на расстоянии около 1110 световых лет от Земли. Плотность первой планеты составляет всего тридцать восемь килограммов на кубический метр, а второй — сорок семь. Для сравнения: плотность сахарной ваты равна примерно пятидесяти килограммам, Юпитера — тысяче трёмстам тридцати, а Земли — пяти тысячам пятистам пятнадцати килограммам на кубический метр. Таким образом, Юпитер плотнее этих газовых гигантов примерно в тридцать раз. Результаты научной работы опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Астрономы считают эти планеты близнецами, которые сформировались вместе из одного газопылевого диска вокруг молодой звезды. Сейчас они находятся в редком гравитационном резонансе 5:3. Это означает, что пока внутренняя планета совершает пять оборотов вокруг светила, внешняя успевает сделать ровно три. Из-за такой конфигурации планеты постоянно притягивают друг друга, что немного меняет точное время их прохождения перед диском звезды. На сегодня науке известны всего четыре другие звёздные системы с несколькими сверхлёгкими планетами, поэтому система TOI-791 предоставляет уникальную возможность для изучения эволюции таких объектов.

Первыми признаки существования этих планет заметили астрономы-любители, которые участвуют в волонтёрском проекте Planet Hunters TESS. Они анализировали данные космического телескопа NASA TESS и зафиксировали падение яркости звезды, когда планеты проходили перед ней. Чтобы подтвердить открытие и рассчитать массу планет, учёные объединили наблюдения с наземных телескопов. Ключевую роль в исследовании сыграла обсерватория ASTEP в Антарктиде. Долгие полярные ночи и месяцы непрерывной темноты позволили телескопу полностью отследить аномально долгие транзиты планет, каждый из которых длился более одиннадцати часов. Профессиональные астрономы называют это самой продолжительной непрерывной регистрацией транзита с Земли.

Сейчас учёные пытаются объяснить природу возникновения сверхлёгких планет. Согласно основной теории, эти гиганты обладают колоссальными атмосферами из водорода и гелия, которые составляют большую часть их массы. Вероятно, такие плотные газовые оболочки планеты накопили на заре своего формирования, когда располагались гораздо дальше от своей звезды — в холодных регионах, где твёрдые каменистые ядра могли быстро притягивать окружающий газ. В будущем авторы исследования планируют подключить к наблюдениям космический телескоп «Джеймс Уэбб», чтобы проверить состав этих разрежённых атмосфер на наличие углерода, азота и кислорода.