Раскрыты причины странного соседства двух экзопланет в 190 световых годах от нас

Сразу двумя планетами может похвастаться звезда TOI-1130 в 190 световых годах от Солнца: горячий юпитер — в норме «планета-одиночка» — делит ее с мининептуном. «Странная парочка» приводит ученых в замешательство с момента ее открытия в 2020 году.

Объяснить аномалию помог космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST). По его данным исследователи реконструировали историю образования необычной планетной системы, результатами чего поделились в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Ключ к разгадке нашли в составе атмосферы мининептуна, который, к слову, впервые удалось определить в таких условиях — когда меньшая планета вращается внутри орбиты большей. Атмосфера оказалась неожиданно «тяжелой» — богатой водяным паром, углекислым газом, диоксидом серы и, возможно, метаном. Если бы планета сформировалась там же, где находится сейчас — то есть очень близко к звезде, — такой состав был бы невозможен.

Альтернативный сценарий

По мнению ученых, полученные данные указывают на альтернативный сценарий: и мининептун, и горячий юпитер, вероятно, сформировались гораздо дальше, в более холодной области протопланетного диска, постепенно обзавелись атмосферами и мигрировали внутрь системы, сохранив при этом нетронутыми свои газовые оболочки.

Если все так, эти результаты — первые прямые доказательства, что мининептуны могут образоваться за пределами «снеговой линии» звезды (снеговая линия — минимальное расстояние от светила, за которым температура падает настолько низко, что вода мгновенно конденсируется в лед).

«Впервые мы наблюдали атмосферу планеты внутри орбиты горячего юпитера. Эти измерения говорят нам, что данный мининептун действительно образовался за снеговой линией и подтверждают: такой сценарий формирования действительно возможен», — говорит астрофизик Саугата Барат из Массачусетского технологического института (MIT), ведущий автор исследования.

«Странную парочку» открыла астроном Челси Хуан из Южно-Квинслендского университета, которая в ту пору была постдоком в MIT.

По затуханию звезды при прохождении планет определили периоды их обращения: четыре дня у мининептуна и восемь — у горячего юпитера.

«Это уникальная во всех отношениях система. Горячие юпитеры, как правило, одиноки: у них нет планет-спутников внутри своих орбит. Они настолько массивны и обладают такой сильной гравитацией, что все, что окажется внутри их орбиты, попросту выталкивается вон. Но здесь, у этого горячего юпитера, каким-то образом выжил внутренний компаньон. И это порождает вопросы: как вообще могла сформироваться такая система?» — рассуждает Хуан.

Сложности открытия

Самым сложным было поймать планету в подходящий момент. Участницы этой системы связаны резонансом средних движений, то есть гравитационно влияют друг на друга, слегка изменяя время каждого оборота. Пришлось построить модель для прогнозирования транзитов. «Прогноз был очень трудный — мы просто обязаны были попасть в точку», — вспоминает Барат.

«Прелесть телескопа Уэбба в том, что он наблюдает не в одном цвете, а в разных длинах волн. Конкретные длины волн, которые поглощает планета, могут многое сказать о составе ее атмосферы», — добавляет он.

Исследователи надеются найти похожие системы, хотя признают, что шансы невелики.