Нептунианские экзопланеты имеют относительно низкую плотность, довольно тонкую атмосферу и каменное ядро. Один из них, ТОИ-1853б, является исключением, его плотность превышает плотность стали (примерно в 2 раза земной). Эта планета, являющаяся настоящей загадкой для астрономов, обладает необычными свойствами, которые, как полагают, возникли из-за сильного столкновения с другой планетой во время ее формирования, что позволяет предположить существование ранее неизвестного планетарного населения.
TOI-1853b был обнаружен международной командой специалистов в «Пустыне Нептуна» (или «Горячей пустыне Нептуна»). Это горячая область, близкая к звезде, бедная планетами среднего размера. Планеты редки и часто обладают необычными свойствами. Например, у них обычно очень короткий период обращения, самый длинный из которых составляет 5 земных суток. TOI-1853b совершает один оборот вокруг своего оранжевого карлика за 1,24 дня. Из почти 5500 экзопланет, открытых на данный момент, лишь несколько были обнаружены в этом регионе.
Большинство обнаруженных экзопланет имеют массу и состав между скалистыми планетами и ледяными гигантами (Нептуном и Ураном). TOI-1853b относится к нептуновому типу, его радиус в 3,46 раза больше радиуса Земли (радиус Нептуна равен 3,88 радиуса Земли). Поэтому следует ожидать, что его масса и плотность будут примерно такими же, как у Нептуна (1,64 грамма на кубический сантиметр).
Но это не так: масса TOI-1853b равна 73,2 массы Земли, а масса Нептуна всего 17,15, что почти в два раза больше массы любой другой планеты такого же размера. Судя по этим измерениям, плотность 9,7 грамма на кубический сантиметр является столь же исключительной, сколь и разочаровывающей. Для сравнения, на Земле этот показатель составляет в среднем 5,15 грамм на кубический сантиметр, а для железа – 7,87 грамм на кубический сантиметр, для стали – 7,83 грамм на кубический сантиметр.
Согласно отчету, опубликованному в журнале Невероятная плотность TOI-1853b указывает на то, что она содержит необычайно плотный для нептунианца материал, а также тонкую атмосферу. Это значит, что доля горных пород в составе гораздо больше, чем можно было ожидать.
Обратите внимание: Ученые заявили, что Плутону нужно вернуть звание планеты.
Наиболее вероятным сценарием, объясняющим эти свойства, является высокоскоростное столкновение планет с планетами во время ее формирования.
Высокоскоростное столкновение планеты с другой планетой
Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи смоделировали экстремальное столкновение TOI-1853b с другой планетой. Существуют убедительные доказательства таких высокоэнергетических столкновений в нашей Солнечной системе, например того, которое образовало Луну. Это явление также было обнаружено для ряда экзопланет.
Команда обнаружила, что высокоскоростное столкновение с другой планетой будет достаточно мощным, чтобы сдуть большую часть атмосферы и слоя льда вокруг TOI-1853b. В результате получается плотное скалистое тело, похожее на ядра наших газовых гигантов. Фактически, планеты с плотностью каменистых тел, сравнимой с плотностью экзопланет, при своем формировании постепенно окружаются слоем газа и льда. "Мы обнаружили, что исходное планетарное тело, вероятно, было богато водой, но для образования TOI-1853b оно должно было подвергнуться чрезвычайно гигантскому удару со скоростью более 75 км/с", - заявил Филипп, один из авторов исследования исследование, поясняет в пресс-релизе Картер (Philip Carter) из Бристольского университета. Это фундаментальный отход от традиционных теорий формирования планет.
Эта планета подтверждает распространенность планетарных столкновений и предлагает новый исследовательский взгляд на эволюцию планетных систем. Недавно была обнаружена еще одна экзопланета, очень похожая на TOI-1853b, что позволяет предположить существование ранее неизвестного планетарного населения. Названный TOI-332b, он имеет длину 3,2 радиуса Земли, массу в 57,2 раза больше массы Земли и период обращения 18,72 часа. Как и TOI-1853b, он также вращается вокруг оранжевого карлика и имеет высокую плотность — 9,6 грамма на кубический сантиметр.
«Однако мы никогда раньше не изучали такие экстремальные гигантские удары. Мы не ожидали этого», — объясняет Зои Лейнхардт, также автор исследования и научный сотрудник Бристольского университета. Необходимы дополнительные исследования, чтобы повысить точность моделирования и подтвердить существование таких явлений. Команда также планирует провести глубокое наблюдение TOI-1853b, чтобы обнаружить оставшуюся атмосферу и изучить ее состав.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Нептунианские экзопланеты имеют относительно низкую плотность, довольно тонкую атмосферу и каменистое ядро.