В то время как типичные нептунианские экзопланеты отличаются низкой плотностью, разреженной атмосферой и каменистым ядром, объект TOI-1853b бросает вызов всем ожиданиям. Его плотность почти вдвое превышает земную и превосходит плотность стали, что делает эту планету уникальной астрономической загадкой. Ученые полагают, что столь необычные характеристики могли сформироваться в результате катастрофического столкновения с другим небесным телом на этапе формирования, что, возможно, указывает на существование целого нового класса планет.
Аномалия в "Пустыне Нептуна"
TOI-1853b была обнаружена международной исследовательской группой в так называемой "Пустыне Нептуна" (или "Горячей пустыне Нептуна") — области вблизи звезды, где планеты среднего размера встречаются крайне редко и часто обладают аномальными свойствами. Для них характерны очень короткие орбитальные периоды, не превышающие пяти земных суток. TOI-1853b обращается вокруг своего оранжевого карлика всего за 1,24 дня. Из тысяч известных на сегодня экзопланет лишь единицы были найдены в этом экстремальном регионе.
Несоответствие размеров и массы
По своим размерам TOI-1853b классифицируется как нептунианская планета: её радиус в 3,46 раза больше земного (для сравнения, радиус Нептуна больше земного в 3,88 раза). Исходя из этого, можно было бы ожидать, что её масса и плотность будут сопоставимы с нептунианскими (плотность Нептуна составляет около 1,64 г/см³). Однако реальность оказалась иной. Масса TOI-1853b составляет колоссальные 73,2 массы Земли, что почти в два раза превышает массу любой другой известной планеты сопоставимого размера и в разы больше массы Нептуна (17,15 земных масс).
Расчетная плотность — 9,7 г/см³ — является исключительной. Для контекста: средняя плотность Земли равна 5,15 г/см³, железа — 7,87 г/см³, стали — около 7,83 г/см³. Таким образом, TOI-1853b оказалась невероятно плотным объектом.
Гипотеза гигантского столкновения
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, экстремальная плотность TOI-1853b указывает на аномально высокое содержание плотного каменистого материала и наличие лишь тонкой атмосферы. Это означает, что доля горных пород в её составе намного выше, чем у типичных планет этого класса.
Обратите внимание: Ученые заявили, что Плутону нужно вернуть звание планеты.
Наиболее правдоподобным объяснением этих свойств ученые считают высокоскоростное лобовое столкновение с другой протопланетой на ранних этапах формирования системы.
Два возможных сценария формирования планеты, где первый (а) иллюстрирует гипотезу столкновения, объясняющую аномальную плотность TOI-1853b. Моделирование космической катастрофы
Для проверки своей гипотезы исследователи смоделировали экстремальное столкновение. Подобные высокоэнергетические события, такие как столкновение, породившее Луну, известны в нашей Солнечной системе и были предположительно обнаружены у других экзопланет.
Моделирование показало, что удар на скорости свыше 75 км/с мог быть достаточно мощным, чтобы буквально "сдуть" значительную часть первоначальной газовой и ледяной оболочки протопланеты, богатой водой. В результате осталось сверхплотное каменистое тело, напоминающее обнаженное ядро газового гиганта. «Мы обнаружили, что для образования TOI-1853b исходное тело, вероятно богатое водой, должно было подвергнуться чудовищному удару. Это фундаментальный отход от традиционных теорий формирования планет», — пояснил соавтор исследования Филип Картер из Бристольского университета.
Новый класс планет?
Открытие TOI-1853b не только подтверждает важную роль планетарных столкновений в эволюции систем, но и предлагает новый взгляд на их разнообразие. Недавно была обнаружена ещё одна экзопланета со схожими характеристиками — TOI-332b. Она имеет радиус в 3,2 земных, массу в 57,2 раза больше земной, обращается вокруг оранжевого карлика за 18,72 часа и обладает сопоставимой высокой плотностью (9,6 г/см³). Это может указывать на существование целой популяции ранее неизвестных сверхплотных планет.
«Мы никогда раньше не изучали последствия таких экстремальных гигантских ударов. Мы этого не ожидали», — отмечает соавтор работы Зои Лейнхардт. Для подтверждения гипотезы необходимы дальнейшие исследования и более точное моделирование. Ученые также планируют детальные наблюдения за TOI-1853b, чтобы изучить состав её остаточной атмосферы и получить новые ключи к разгадке её происхождения.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Нептунианские экзопланеты имеют относительно низкую плотность, довольно тонкую атмосферу и каменистое ядро.