Астрономы впервые измерили плотность молодой экзопланеты

Астрономы впервые с большой точностью определили объемную плотность молодой экзопланеты, которая находится в системе звезды AU Микроскопа. Оказалось, что ее можно классифицировать как горячий нептун, который обладает массивным ядром и может постепенно терять свою атмосферу. Статьи (1, 2) опубликованы в журналах Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и Astronomy & Astrophysics.

AU Микроскопа — вторая по близости к нам звезда до главной последовательности, которая находится в 31,9 световых года от Солнца. Этот молодой (22 миллиона лет) красный карлик относится к группе Беты Живописца, имеет массу 0,5 масс Солнца и радиус 0,75 радиуса Солнца. Интерес к звезде возник после открытия у нее обширного остаточного диска, видимого с ребра на расстоянии от 35 до 210 астрономических единиц от светила, и экзопланеты AU Mic b, которая находится на расстоянии 0,07 астрономических единиц от звезды и совершает один оборот вокруг нее за 8,46 земных дня. Исследования подобных систем важны для астрономов с точки зрения проверки моделей формирования и эволюции планет, в частности ученым необходимо знать орбитальные параметры молодых экзопланет, примерный состав их газовых оболочек и объемную плотность. 

Группа астрономов во главе с Батистом Кляйном (Baptiste Klein) из Исследовательского института астрофизики и планетологии в Тулузе и Эдером Мартиоли (Eder Martioli) из Национальной астрофизической лаборатории в Бразилии опубликовала результаты анализа данных наблюдений за системой AU Микроскопа, полученных в 2019 году в ближнем инфракрасном диапазоне при помощи инструмента SPIRou, установленного на наземного 3,6-метровом телескопе CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope). Целью ученых было с большой точностью определить массу планеты при помощи метода радиальных скоростей, задача осложнялась тем, что сама звезда проявляет сильную активность и имеет пятна.

В итоге ученые получили значение массы экзопланеты равным 17,1 масс Земли. Если учесть, что ее радиус, определенный ранее при помощи телескопа TESS, составляет примерно 0,4 радиуса Юпитера, то значение объемной плотности составляет 1,3±0,4 грамма на кубический сантиметр. Это сравнимо с плотностью Нептуна и предполагает, что AU Mic b содержит много тяжелых элементов. Если исходить из моделей, то экзопланету можно считать горячим нептуном, состоящим из массивного ядра и водородно-гелиевой оболочки, масса которой будет составлять примерно 20 или более процентов от общей массы планеты. Равновесная температура экзопланеты была оценена в 600 кельвинов, таким образом она может постепенно терять свою атмосферу, как хорошо известный испаряющийся субнептун GJ 436b. 

Астрономы также отмечают, что AU Mic b находится на проградной орбите, которая выровнена относительно оси вращения звезды, что говорит о том, что она сформировалась в протопланетном диске. Учитывая яркость звезды-хозяина, исследователи признали эту экзопланету отличным кандидатом для будущих наблюдений за ее атмосферой как при помощи наземных телескопов, так и космического телескопа «Джеймс Уэбб». 

Ранее мы рассказывали о том, как астрономы увидели зарождающуюся экзопланету у звезды AB Возничего и подтвердили открытие двух протопланет у близкой к Солнцу молодой звезды.

Александр Войтюк

Источник: nplus1.ru