Колосалната екзопланета е една от най-масивните суперземи, откривани някога: ScienceAlert


Новооткрита екзопланета само на 200 светлинни години може да хвърли нова светлина върху една от най-странните мистерии на планетарната наука.

При около 1,8 пъти радиуса на Земята, посоченият обект TOI-1075b се нарежда сред най-големите примери за суперземна екзопланета, които сме откривали досега. То също седи стабилно в това, което наричаме празнина в радиус на малка планета; привиден дефицит на планети между 1,5 и 2 земни радиуса.

Малко по-малки скалисти суперземи са открити. Така и малко по-големи светове, натрупани с подпухнали атмосфери, известни като мини-Нептуни. Но между тях е нещо като пустиня.

Тази добавена обиколка също не е пълна. Масата на TOI-1075b е 9,95 пъти по-голяма от тази на Земята. Това е твърде тежко за газов свят; при предполагаемата плътност, екзопланетата вероятно ще бъде скалиста, като живакЗемя, Марси Венера. Тази особеност го прави идеален кандидат за изследване на теории за планетарното формиране и еволюция.

Разликата в радиуса на малката планета беше идентифицирана само преди няколко години, през 2017 г., когато имахме достатъчно голям каталог от екзопланети (екстрасоларни планети или планети извън Слънчевата система), за да могат учените да забележат модел. За екзопланети в определена близост до техните звезди са открити много малко светове, които пресичат тази празнина.

Има няколко възможни обяснения за това; водещият изглежда е, че под определен размер екзопланетата просто няма масата, за да задържи атмосфера срещу изпарителната радиация толкова близо до звездата-домакин. Според този модел екзопланетите в празнината следователно трябва да имат доста голяма атмосфера, състояща се предимно от водород и хелий.

Въведете TOI-1075b. Той беше открит в данни от телескопа за лов на екзопланети TESS на НАСА. Съкратено от Сателит за изследване на транзитна екзопланета, TESS търси слаби, редовни спадове в светлината на други звезди, което предполага, че тези звезди са в орбита от екзопланета. Астрономите могат също да определят радиуса на тази екзопланета въз основа на това колко от светлината на звездата е затъмнена.

The TESS данни предполагат, че звездата оранжево джудже TOI-1075 се движи в орбита от екзопланета около 1,72 пъти радиуса на Земята, с орбитален период от около 14,5 часа. Това привлече вниманието на астронома Захра Есак от Масачузетския технологичен институт, който изучава горещи суперземи. При този радиус и близост, тогавашният свят-кандидат отговаря на критериите за свят с радиус-гап.

Следващата стъпка, за да се опитаме да разберем природата на тази екзопланета, беше да я претеглим. Това включва използване на различен ефект, който една екзопланета има върху своята звезда-домакин: гравитационен. По-голямата част от гравитацията при взаимодействието звезда-планета се доставя от звездата, но планетата упражнява и малко гравитационно привличане обратно към звездата. Това означава, че една звезда се клати много леко на място и астрономите могат да открият това малки промени в светлината на звездата.

Ако знаем масата на звездата, тези промени могат да се използват за измерване на масата на планетата, която се движи със звездата. TOI-1075 има маса и радиус около 60 процента от тези на нашето Слънце, така че Есак и нейните колеги успяха да изчислят точно масата на екзопланетата до 9,95 земни маси. И техните прецизни измервания на размера върнаха 1,791 земни радиуса.

Ако знаете колко голямо е нещо и колко е тежко, тогава можете да изчислите средната му плътност. А TOI-1075b? Оказа се, че е абсолютен удар. Той има плътност от 9,32 грама на кубичен сантиметър. Това е почти два пъти повече от плътността на Земята от 5,51 грама на кубичен сантиметър, което я прави претендент за най-плътната супер-Земя в книгите.

Една екзопланета в празнината на масата трябва да има значителна водородно-хелиева атмосфера. Плътността на TOI-1075b е несъвместима със значителна атмосфера. Това е много любопитно. Но това, което екзопланетата може да има вместо това, е потенциално още по-завладяващо.

„Въз основа на прогнозирания състав на TOI-1075b и ултра-късия орбитален период, ние не очакваме планетата да е запазила H/He обвивка,“ пишат изследователите в статията си.

„Но TOI-1075b може да има: без атмосфера (гола скала); атмосфера от метални/силикатни пари със състав, определен от изпаряващата се магма-океан на повърхността, тъй като равновесната температура на TOI-1075 b е достатъчно висока, за да разтопи скалист повърхност; или, особено в долния край на допустимия диапазон на средна плътност, вероятно тънък H/He или CO2 или друга атмосфера.”

Да, правилно прочетохте. TOI-1075b е толкова горещ (тъй като е толкова близо до своята звезда), че повърхността му може да бъде океан от магма, който произвежда атмосфера от изпарени скали.

Добрата новина тук е, че може да разберем. Както и ние едва наскоро видян, JWST е мощен умел да надникне в атмосферата на екзопланети. Насочването му към TOI-1075b трябва да разкрие дали има тънка атмосфера, силикатна атмосфера или изобщо няма атмосфера – и тази информация може да разкрие някаква неизвестна досега странност на формирането и еволюцията на планетата и как супер-Земите губят своя газ.

Изследването на екипа е прието в Астрономическият вестники се предлага на arXiv.