Обнаружена планета размером с Юпитер с плотностью выше свинца
Астрономы только что нашли космическое пушечное ядро.
На расстоянии около 730 световых лет от звезды вокруг звезды вращается экзопланета размером с Юпитер, но с невероятной плотностью. Астрономы определили, что мир, названный TOI-4603b, имеет массу почти в 13 масс Юпитера.
Это означает, что его плотность почти в 3 раза больше плотности Земли и чуть более чем в 9 раз больше плотности Юпитера. И это действительно мило со своей звездой, с узкой орбитой всего 7,25 дня.
Это помещает его в небольшую, но важную категорию миров, которые бросают вызов нашему пониманию формирования и эволюции планет. Это открытие, принятое для публикации в Astronomy & Astrophysics Letters, доступно на сервере препринтов arXiv.
«Это одна из самых массивных и плотных транзитных планет-гигантов, известных на сегодняшний день», — пишет группа астрономов под руководством Аканкша Ханделвал из Лаборатории физических исследований в Индии, «и ценное дополнение к населению менее чем пяти массивных планет-гигантов в области перекрытия планет с большой массой и маломассивных коричневых карликов, что в дальнейшем необходимо для понимания процессов, ответственных за их формирование.»
Теоретически существует предел массы, которую может иметь планета. Это связано с тем, что при превышении определенного критического предела температура и давление, воздействующие на ядро, достаточны для запуска ядерного синтеза — процесса столкновений атомов с образованием более тяжелых элементов.
Для звезды минимальная масса составляет начало этого процесса находится около 85 юпитеров; в этот момент атомы водорода начинают сливаться в гелий.
Считается, что верхний предел массы планеты составляет от 10 до 13 масс Юпитера. А объекты, находящиеся между ними, известны как коричневые карлики. У них недостаточно массы для синтеза водорода; однако их ядра могут синтезировать дейтерий, тяжелый изотоп водорода, которому не нужно столько тепла и давления.
Звезды формируются сверху вниз, когда плотный комок в молекулярном облаке разрушается под действием гравитации. сформировать протозвезду. Затем звезда растет, поглощая материал из окружающего ее облака, который затем образует диск.
Пыль и газ, оставшиеся после этого процесса, формируют планеты, которые начинаются снизу вверх, как куски щебня. чтобы слипаться, в конечном итоге образуя комки, которые вырастают в планеты.
Считается, что коричневые карлики формируются, как звезды, из комка молекулярного облака, которое разрушается под действием гравитации. Обычно их можно обнаружить у звезд на довольно большом расстоянии друг от друга, минимум пять астрономических единиц (а.е.) — это в пять раз больше расстояния между Землей и Солнцем.
Астрономы считают, что они формируются в подобно звездам, схлопывающимся из комка материала в облаке, и есть замечательная «пустыня» коричневых карликов с близкими орбитами.
TOI-4603b впервые был обнаружен в данных из космоса НАСА, занимающегося охотой за экзопланетами. телескоп TESS, который изучает участки неба в поисках слабых, регулярных провалов в звездном свете, которые предполагают присутствие экзопланеты на орбите. Данные TESS показали, что планета в 1,042 раза больше радиуса Юпитера и вращается вокруг своей звезды чуть более чем за неделю.
Команда продолжила поиск измерений лучевой скорости. Это величина, на которую гравитация экзопланеты перемещает свою звезду-хозяина, поскольку два тела вращаются вокруг общего центра тяжести. Если вы знаете массу звезды, вы можете вычислить массу экзопланеты, рассчитав, насколько звезда движется вокруг.
Вот как исследователи получили массу TOI-4603b в 12,89 раз. масса Юпитера. Сочетание этого с радиусом объекта позволило команде получить среднюю плотность 14,1 грамма на кубический сантиметр. Плотность Земли, для контекста, составляет 5,51 грамма на кубический сантиметр. У Юпитера 1,33 грамма на кубический сантиметр. Свинец имеет плотность 11,3 грамма на кубический сантиметр.
Это совсем не странно для коричневого карлика, который в среднем примерно в 0,83 раза больше радиуса Юпитера; например, один коричневый карлик с радиусом в 0,87 раза больше, чем у Юпитера, имеет массу около 61,6 массы Юпитера. Эти объекты могут стать намного плотнее, чем TOI-4603b.
TOI-4603b соответствует большинству критериев, позволяющих классифицировать ее как экзопланету, и именно так ее назвали Хандельвал и ее коллеги. Но он находится прямо на пороге предела массы коричневых карликов, а это значит, что он может быть важным миром для понимания того, как формируются коричневые карлики и планеты-гиганты и как развиваются их отношения со своими звездами.
Например. , экзопланета имеет значительно овальную или эксцентричную орбиту, что позволяет предположить, что она все еще оседает на ней. У звезды также есть спутник-коричневый карлик, вращающийся на орбите около 1,8 астрономических единиц, который мог гравитационно взаимодействовать с TOI-4603b. Эти подсказки предполагают, что экзопланета мигрирует ближе к звезде из более отдаленного положения.
Похожим объектом является мир под названием HATS-70b, который в 12,9 раза больше массы Юпитера и в 1,384 раза больше его радиуса. менее плотная, чем TOI-4603b, но так же близко к своей звезде, а также демонстрирует признаки миграции.
«Обнаружение таких систем, — пишут исследователи, — даст нам ценную информацию о регулирующие механизмы массивных планет и улучшить наше понимание их доминирующих механизмов формирования и миграции.»
Исследование было одобрено в Письмах об астрономии и астрофизике и доступно на arXiv.