В 383 световых годах от Земли астрономы обнаружили необычный мир, который переворачивает представления о том, как могут выглядеть далекие планеты. Объект TOI-1883 b оказался крупнее Нептуна, но при этом обладает пугающе низкой плотностью. Его строение напоминает огромный воздушный шар, раздутый под действием энергии родительской звезды. Исследователи из Японии и других стран подробно изучили этот «пухлый» супернептун, используя мощности телескопа «Субару», и пришли к выводам, которые помогают понять механизмы формирования планетных систем у красных карликов.

 

Особенности звезды и открытие планеты

Система, в которой происходит действие, вращается вокруг звезды TOI-1883. Это типичный представитель M-карликов — звезд, которые меньше и тусклее нашего Солнца. Ее масса составляет примерно половину солнечной, а размеры еще скромнее. Именно вокруг таких тусклых светил чаще всего ищут экзопланеты, так как их небольшой размер облегчает регистрацию моментов, когда планета проходит по диску звезды.

Саму планету TOI-1883 b открыли в 2024 году. Тогда ученые заметили регулярные затмения и вычислили, что небесное тело совершает полный оборот всего за 4,5 дня. Это значит, что оно находится невероятно близко к своей звезде, буквально сгорая в ее лучах. Однако до недавнего времени оставалось неизвестным самое главное: сколько весит эта планета и из чего она состоит.

 

Масса и невероятно низкая плотность

Чтобы определить массу далекого мира, группа астрономов под руководством Идзуру Фукуда из Токийского университета применила метод лучевых скоростей. Они использовали инструмент IRD, установленный на телескопе «Субару» на Гавайях. Этот прибор позволяет уловить микроскопические колебания звезды, вызванные гравитационным притяжением планеты.

Результаты оказались поразительными. Масса TOI-1883 b составила 13,7 масс Земли, а ее радиус в 5,65 раза превышает земной. Когда ученые сопоставили эти цифры, они получили среднюю плотность всего 0,4 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, плотность воды равна 1 г/см³, а Юпитера — около 1,3 г/см³. Получается, эта планета легче пробки.

Высокая «рыхлость» объекта объясняется его разогревом. Поскольку планета находится на сверхмалом расстоянии от звезды, ее атмосфера буквально раздувается от жара. Астрономы классифицируют такие миры как супернептуны, но TOI-1883 b выделяется даже на их фоне. Это самая легкая из подобных планет, найденных когда-либо возле M-карликов.

 

Загадочный регион «пустыни Нептуна»

Расположение TOI-1883 b на небесной карте делает ее еще более интересной для науки. Дело в том, что она находится в зоне, которую астрономы называют «пустыней Нептуна». Это область на диаграмме, где почти нет планет среднего размера (между суперземлями и газовыми гигантами) с коротким периодом обращения.

Считается, что планеты такого размера не могут долго выживать на близких орбитах. Либо звезда испаряет их атмосферу полностью, превращая в каменистые остатки, либо они мигрируют дальше. Однако TOI-1883 b не просто находится в этой зоне, она лежит на так называемом «гребне» (ridge) — узкой полосе внутри пустыни, где все же встречаются подобные «раздутые» миры с периодом обращения от 3,2 до 5,7 дней.

Изучение подобных объектов помогает понять, почему некоторые планеты выживают там, где другие погибают. Фукуда и его коллеги отмечают:

Расположение планеты на «гребне» и ее низкая плотность указывают на то, что она, вероятно, мигрировала внутрь системы под действием диска, а затем подверглась потере массы из-за звездного излучения.

 

Теории формирования и миграции

Как планета-гигант оказалась так близко к своей звезде? Существует несколько сценариев. Один из основных — миграция через газовый диск. В этом случае планета не рождалась на текущем месте, а постепенно «сползала» к центру системы в первые миллионы лет ее существования.

Исследователи также обратили внимание на химический состав родительской звезды. Металличность TOI-1883 выше, чем у Солнца. Это могло повлиять на рост планеты: избыток тяжелых элементов, возможно, не дал газу бесконтрольно накапливаться, и TOI-1883 b не превратилась в полноценного «горячего юпитера», остановившись на стадии супернептуна.

Ключевые факторы, повлиявшие на облик планеты:

• Дисковая миграция на раннем этапе жизни системы;
• Фотоиспарение — сдувание легких газов под давлением ультрафиолета звезды;
• Высокая температура на поверхности, которая «раздувает» атмосферный слой;
• Особенности химического состава протопланетного облака.

 

Дальнейшие исследования и атмосфера

Несмотря на полученные данные, ученые признают, что многие детали все еще скрыты за завесой. Чтобы подтвердить теорию о фотоиспарении и миграции, необходимы прямые наблюдения за атмосферой TOI-1883 b. Астрономы планируют использовать для этого метод спектроскопии прохождения.

Если удастся проанализировать свет звезды, проходящий сквозь газовую оболочку планеты, можно будет узнать ее точный химический состав. Это поможет понять, теряет ли планета вещество прямо сейчас или ее «раздутость» — это лишь остаточный эффект прошлого разогрева. Также авторы работы не исключают наличие еще одной, более далекой планеты в системе, которая своим притяжением меняет timing прохождений TOI-1883 b.

Подробные данные исследования опубликованы в библиотеке препринтов arXiv, где любой желающий может ознакомиться с математическими моделями и результатами измерений.

Изучение подобных «пухлых» гигантов критически важно для астрономии. Они служат своеобразными лабораториями под открытым небом, позволяя проверять законы физики в экстремальных условиях. TOI-1883 b показывает, насколько разнообразными и непредсказуемыми могут быть планеты, вращающиеся вокруг других звезд. С каждым таким открытием картина мира становится все более полной, стирая границы между уникальностью нашей Солнечной системы и бесконечным многообразием космоса.