Массивная планета вращается вокруг необычайно крошечной звезды

Астрономы обнаружили необычную планетную систему, состоящую из планеты размером с Юпитер, вращающейся вокруг крошечной звезды, которая всего в четыре раза больше газового гиганта Солнечной системы. Эта «запрещенная» конфигурация массивной планеты, вращающейся вокруг относительно крошечной звезды, может бросить вызов теориям о том, как формируются газовые планеты-гиганты.

Внесолнечная планета, или «экзопланета», вращается вокруг красного карлика, обозначенного TOI 5205, который намного холоднее и меньше Солнца. Небольшой размер и относительно низкие температуры этих М-карликов, наиболее распространенного типа звездных тел в Млечном Пути, делают их краснее Солнца.

Хотя в среднем этот класс звезд содержит больше планет вокруг себя, чем другие типы звезд, ранее считалось, что их формирование делает маловероятным обращение газовых гигантов вокруг них.

Открытие этой экзопланеты  — , обозначенной TOI 5205b  —  , астрономами с помощью телескопа NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) бросает вызов этой концепции. Планета была подтверждена и охарактеризована командой с помощью различных наземных телескопов и инструментов.

«Звезда-хозяин, TOI-5205, примерно в четыре раза больше Юпитера, но каким-то образом ей удалось сформировать планету размером с Юпитер, что весьма удивительно!» Об этом говорится в заявлении руководителя группы и астронома Carnegie Science Шубхама Канодиа.

Хотя газовые гиганты были обнаружены вокруг карликовых звезд класса M ранее, ни один из них не был обнаружен на орбите такого маломассивного образца этого класса звездоподобных TOI-5205.

Планеты создаются во вращающихся дисках из газа и пыли, называемых «протопланетными дисками», которые окружают молодые звезды. Этот материал является остатками того же вещества, которое коллапсировало, чтобы породить центральную звезду.

Когда плотные участки разрушаются под действием собственной гравитации, рождаются ядра планет, которые затем собирают больше материала. Текущие модели формирования планет предполагают, что для рождения газового гиганта требуется материал, в 10 раз превышающий массу Земли. Это сначала формирует каменистое ядро, и это ядро продолжает накапливать газ, чтобы сформировать диск, чтобы вырастить гигантскую планету.

Однако этот процесс должен происходить быстро. «Вначале, если в диске недостаточно каменистого материала для образования начального ядра, то невозможно сформировать газовую планету-гигант. А в конце, если диск испарится до того, как сформируется массивное ядро, то не может сформировать газовую планету-гигант. И все же TOI-5205b сформировался, несмотря на эти ограждения», — пояснил Канодиа в заявлении.

«Основываясь на нашем номинальном текущем понимании формирования планет, TOI-5205b не должен существовать; это «запретная» планета». Чтобы представить, насколько несбалансирована эта система по отношению к планетарным системам, ожидаемым астрономами, представьте себе, что наша звезда — Солнце — раздавлена до размера грейпфрута.

Это уменьшение размера будет означать, что крупнейший газовый гигант в нашей Солнечной системе, Юпитер, будет размером с садовую горошину. Система TOI-5205 больше похожа на горошину, вращающуюся вокруг лимона.

Разница в размерах настолько велика, что, когда TESS использовал падение света, вызванное планетой, когда она проходит перед своей звездой, известный как метод транзита, это падение света составило 7% от общего светового потока звезды. Это делает затемнение TOI-5205 этой экзопланетой размером с Юпитер самым большим известным падением света, вызванным транзитом экзопланеты.

Это резкое падение света или, технически, «большая транзитная глубина» может сделать систему идеальной для последующих исследований с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Наблюдения с помощью JWST могут помочь определить состав атмосферы TOI-5205 b и пролить свет на процессы, которые породили эту «запретную» планету.