TESS отыскал у красного карлика экзоюпитер с рекордно низкой плотностью

Космический телескоп TESS отыскал новую экзопланету-гигант в системе М-карлика. Ее особенностью стала рекордно низкая плотность, которая, по мнению ученых, может быть связана с низкой металличностью звезды или свойствами орбиты планеты. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Считается, что планеты-гиганты с радиусами более 4 радиусов Земли должны быть редким явлением в системах красных карликов, это предсказывают модели формирования планет за счет аккреции вещества на первичное ядро. В частности, моделирования показывают, что газовые гиганты не способны формироваться в дисках вокруг звезд с массой менее 0,5 массы Солнца, так как плотности диска недостаточно для образования массивного ядра. Кроме того, вероятность образования планеты-гиганта уменьшается из-за негативного влияния ультрафиолетового излучения от М-карлика на околозвездный диск. Тем не менее, ученые обнаруживают крупные экзопланеты у карликовых звезд, поэтому необходимо продолжать поиски для установления связи между массой и металличностью звезды и наличием у нее планеты-гиганта.

Группа астрономов во главе с Шубхамом Канодиа (Shubham Kanodia) из Университета штата Пенсильвания сообщила об обнаружении новой юпитероподобной экзопланеты у М-карлика TOI-3757, расположенного в 578 световых годах от Солнца. Первоначально объект был найден при помощи метода транзитной фотометрии космическим телескопом TESS, в дальнейшем за звездой наблюдали наземные телескопы, что позволило подтвердить открытие при помощи метода радиальных скоростей.

Масса родительской звезды составляет 0,64 массы Солнца, а радиус — 0,62 радиуса Солнца. Возраст звезды оценивается в 7,1 миллиарда лет, отмечается, что она обладает металличностью, сравнимой с солнечной, однако наиболее низкой среди М-карликов, у которых есть

Радиус TOI-3757b составляет 1,05 радиуса Юпитера, а масса — 0,26 массы Юпитера, таким образом значение объемной плотности экзогиганта составляет 0,27 грамм на кубический сантиметр. Это рекордно низкое значение для экзопланеты, обращающейся вокруг М-карлика. Год на экзопланете длится 3,44 земных дня, а среднее расстояние от звезды составляет 0,038 астрономической единицы. Равновесная температура TOI-3757b оценивается в 759 кельвин.

Ученые пришли к выводу, что есть два наиболее правдоподобных сценария формирования этой экзопланеты. В первом случае низкая металличность звезды могла сыграть роль в замедленном формировании твердого ядра, достаточно массивного для того, чтобы инициировать неконтролируемую аккрецию газа на него. Во втором случае приливный нагрев способен вызвать распухание планеты из-за ее слегка эксцентричной орбиты (e?0,14). Любопытно, что в случае TOI-3757b механизм распухания атмосферы под действием излучения от звезды, который характерен для короткопериодных горячих юпитеров, был признан несостоятельным.

Исследователи считают, что данный экзогигант является интересной целью для будущих наблюдений при помощи космического телескопа «Джеймс Уэбб», который будет способен провести спектрометрические исследования ее атмосферы во время прохождения экзопланеты по диску звезды.

Текст: Александр Войтюк