Екзопланета під назвою TOI-733b має менш ніж удвічі більший радіус Землі та обертається навколо зірки, трохи меншої за Сонце, з періодом 4,9 дня. Вимірювання його щільності показують, що воно могло або втратити атмосферу, або бути покритим океаном водним світом.
При такій близькій орбітальній близькості тепло від зірки, ймовірно, випаровує атмосферу TOI-733b, а це означає, що за відносно короткий час вона може перетворитися на невеликий голий камінь.
За словами групи астрономів під керівництвом Іскри Георгієвої з Технологічного університету Чалмерса у Швеції, це може допомогти вченим з’ясувати цікаву прогалину в історії екзопланет: чому так мало світів між 1,5 і 2 радіусами Землі.
Дослідження, прийняте до публікації в Astronomy & Astrophysics, доступне на сервері препринтів arXiv.
Відколи перші екзопланети були відкриті в 1990-х роках, ми перейшли до свого роду буму відкриттів екзопланет. На момент написання статті було відкрито та підтверджено понад 5300 екзопланет разом із тисячами інших кандидатів. Усе це означає, що ми можемо почати спостерігати, як з’являються деякі закономірності.
Деякі з цих закономірностей пояснюються тим, як ми шукаємо екзопланети. Двома основними методами є транзити та радіальна швидкість.
Транзит спостерігає слабкі зміни у світлі зірок, коли орбітальна екзопланета проходить між нами та зіркою. Вимірювання радіальної швидкості шукає крихітні зміни довжини хвилі зіркового світла, коли зірку тягне гравітація екзопланети.
Обидва методи краще виявляють великі світи на близьких орбітах, тому вони складають більшість екзопланет, які ми знайшли.
Але деякі інші моделі неможливо пояснити людською технологією. Одним із яскравих прикладів є долина малого радіуса планети. Ми виявили напрочуд мало світів між суперземною категорією екзопланет, до 1,5 земних радіусів, і міні-Нептунів, понад 2 земних радіусу.
Причина цього розриву невідома, але останнім часом починають з’являтися докази того, що міні-Нептуни зменшуються – світи у верхній частині радіусної долини, які втрачають свою атмосферу під палаючим теплом своїх зірок, стаючи меншими, оголеними, оголеними ядрами. нижня сторона радіусної долини.
Однак не зовсім зрозуміло, чи ця зірка спричиняє втрату маси, чи це внутрішній процес, викликаний теплом, що виходить із ядра екзопланети.
Екзопланети в радіусній долині є ключем до розкриття таємниці. Якщо ми зможемо знайти значну кількість світів, які проходять цей процес, планетарні астрономи зможуть проаналізувати їх, щоб спробувати краще зрозуміти, чому існує такий дивний розрив у розмірах екзопланет.
Георгієва та її команда знайшли орбітальну екзопланету в даних, зібраних телескопом NASA для полювання на екзопланети TESS, і використали високоточний радіально-швидкісний спектрограф HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) на 3,6-метровому телескопі ESO La Silla, щоб виміряти її характеристики.
Дані транзиту TESS показали орбітальний період екзопланети, розмістивши світ достатньо близько для фотовипаровування. Але дані про транзит не просто показують орбітальний період. Якщо ви знаєте, наскільки яскравою є зірка, кількість світла, заблокованого транзитом екзопланети, дозволить астрономам дізнатися радіус цієї екзопланети.
Це призвело до вимірювання 1,99 радіуса Землі. А спектрограф HARPS виміряв радіальну швидкість зірки. Знову ж таки, це може допомогти виміряти екзопланету. Якщо ви знаєте масу зірки, то те, наскільки вона рухається під час гравітаційної взаємодії з екзопланетою, може визначити масу екзопланети. У цьому випадку ця маса становила 5,72 маси Землі.
Потім масу та радіус можна поєднати, щоб отримати щільність, з якої можна зробити висновок про склад. TOI-733b має щільність 3,98 грама на кубічний сантиметр. Це трохи більше, ніж щільність Марса , і менше, ніж щільність Землі, яка становить 5,51 грама на кубічний сантиметр.
Ми точно не знаємо, з чого складається TOI-733b, але команда провела моделювання та виявила, що якщо екзопланета коли-небудь мала атмосферу водню та гелію, схожу на Нептун, вона, ймовірно, уже втратила її. Однак, якщо це було так, екзопланета реформувала вторинну атмосферу з важчих елементів.
Також можливо, що це океанський світ. У цьому випадку він все одно втратив би водень і гелій, але атмосфера, що залишилася, була б багата водяною парою, яка є більш стійкою до процесів фотовипаровування. У цьому випадку екзопланета не зазнала б значної втрати атмосферної маси.
«Відповідь на питання про те, чи має TOI-733b вторинну атмосферу чи є планетою-океаном, зводиться до диференціації між нептуноподібною планетою, яка втратила приблизно 10 відсотків H/He, залишивши після себе парову атмосферу з більш важкими летючими речовинами, і який сформувався і залишався відносно незмінним протягом своєї еволюції», – пишуть дослідники.
«Не дивлячись на те, що пошук відповіді на це запитання виходить за рамки цієї статті, пошук відповіді матиме широкі наслідки для нашого розуміння екзопланет».
На жаль, нам доведеться трохи почекати на відповіді. Ми можемо досліджувати атмосфери деяких транзитних екзопланет. Йдеться про вивчення змін світла від зірки під час екзопланетних транзитів; будь-яке світло, яке проходить через атмосферу, змінюватиметься, і вчені можуть вивчати ці зміни, щоб визначити склад атмосфери.
Але TOI-733b не є особливо хорошою планетою для проведення такого зонду. Нам доведеться дочекатися наступного покоління телескопів, щоб розібратися в атмосферних таємницях TOI-733b. Однак, коли прийде час, дослідження команди показують, що на нього варто звернути увагу.
«За всіма ознаками TOI-733 b виглядає цікавою планетою та має потенціал бути маленькою, але ключовою частиною для вирішення великих головоломок у науці про екзопланети», — пишуть вони.
