Международные исследователи проводят сложное изучение двух планет в глубоком космосе, средняя плотность которых, как выяснилось, ниже плотности сахарной ваты.
Планеты, вращающиеся вокруг звезды TOI-791, расположенной в 1100 световых годах (10,4 квадриллиона километров) от Земли, по размеру сопоставимы с Юпитером, но обладают лишь примерно одной тридцатой его массы, сообщает команда под руководством Джорджины Дрансфилд из Оксфордского университета.
Ученые, опубликовавшие свои выводы на этой неделе в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, теперь надеются, что более точные наблюдения прольют свет на формирование и эволюцию этих загадочных объектов.
"Известно лишь горстка таких сверхпухлых планет, и обнаружить две в одной системе — еще большая редкость," — сказала Дрансфилд. "Их чрезвычайно низкая плотность делает их увлекательными объектами для понимания того, как формируются и эволюционируют планетные системы."
Астрономы-любители обнаружили две планеты системы TOI-791 в архивных данных космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) в 2019 и 2023 годах.
С 2018 года TESS отслеживает яркость миллионов звезд в поисках планет. Когда планета проходит перед своей звездой по орбите, если смотреть с Земли, она слегка и регулярно уменьшает яркость звезды, тем самым обнаруживая свое существование.
Средняя плотность 0,04 грамма на кубический сантиметр
По степени затемнения звездного света исследователи смогли определить размеры планет, что позволило сравнить их с Юпитером.
В течение нескольких лет после открытия Дрансфилд и ее коллеги отслеживали транзиты планет и заметили небольшие нерегулярности. Их гравитационное притяжение заставляет их влиять друг на друга, и по этим возмущениям команда смогла рассчитать массу планет.
Результат оказался удивительным: обе планеты гораздо менее плотные, чем Юпитер, пятая планета нашей Солнечной системы. Это дает среднюю плотность около 0,04 грамма на кубический сантиметр — даже немного ниже типичной плотности сахарной ваты, составляющей 0,05 грамма на кубический сантиметр.
Для сравнения: средняя плотность Земли составляет 5,5 грамма на кубический сантиметр, а Юпитера — 1,3 грамма. Однако Дрансфилд и ее коллеги исключают какую-либо реальную пушистую консистенцию планет, поскольку небесное тело, состоящее из такого материала, быстро бы разрушилось под действием гравитации.
Скорее, исследователи подозревают, что огромные размеры планет — и, следовательно, их низкая плотность — являются всего лишь иллюзией, созданной обширной оболочкой из газа или пыли.
Планеты могут иметь относительно небольшое ядро из камня и металлов с соответствующей высокой плотностью, но это ядро окутано обширной атмосферой из водорода и гелия, которая поглощает звездный свет во время транзитов.
Компьютерное моделирование показывает, что такие планеты могут формироваться в холодных, бедных пылью областях вокруг молодой звезды. Альтернативным объяснением могут быть огромные облака пыли, которые, например, могут окутывать планету после ударов астероидов, заставляя ее казаться больше.
Теперь команда планирует более детально изучить две планеты с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, который вращается вокруг Солнца на расстоянии около 1,5 миллиона километров от Земли.
Благодаря своему высокому разрешению телескоп сможет заглянуть в атмосферы планет и, таким образом, разгадать тайну их низкой плотности.