Тази прекалено „пухкава“ екзопланета променя разбиранията ни за формирането на планетите

Международен екип от учени от Канада, САЩ, Япония и Германия са провели ново изследване на екзопланета, която е с изключително най-ниска плътност. Този вид планети, които учените наричат „суперпухкави“ (super-puff) или „планети от сладък памук“, поставят много въпроси към нашите разбирания как се формират газовите планети-гиганти. Резултатите от изследването са публикувани в списание The Astronomical Journal.

Тя се нарича WASP-107b и се върти около оранжева звезда-джудже в съзвездие Дева на разстояние от 212 светлинни години от нас. Още от своето откриване през 2017 година беше известна като една от планетите с най-ниска плътност.

Новото изследване показва, че нейното ядро е по-малко масивно, отколкото се предполагаше първоначално и това откритие може да има голямо значение в по-нататъшното изучаване на екзопланетите като цяло.

„В това изследване се разглеждат самите основи как планети-гиганти могат да се формират и да растат – обяснява астрофизикът от Монреалския университет Бьорн Бенеке -Това се явява конкретно доказателство, че масивна акреция на газовата обвивка може да започне с ядра, които са по-малко масивни, отколкото се смяташе по-рано“.

Такива планети с ниска плътност са много редки и необичайни. Те са с размерите на газови гиганти, но тяхната плътност е много по-ниска. WASP-107b е малко по-малка от Юпитер, но нейната маса е 10% от масата на Юпитер. В резултат на това плътността на екзопланетата е само 0,13 грама на кубически сантиметър.

Освен това WASP-107b се намира опасно близко до своята звезда. Нейният орбитален период е само 5,7 дена, което е толкова близко, че температурата и е около 736 Келвина (462 градуса по Целзий), а атмосферата и се раздува като въздушен балон и бързо се изпарява.

Новото изследване, проведено от международния екип, за пръв път е позволило да се уточни по-точно масата на WASP-107b, използвайки данните от четиригодишните наблюдения от обсерваторията Кека на Хаваите.

Използвайки новите пресмятания, екипът е провел подробен анализ на структурата на WASP-107b. Благодарение на новите данни те отново са пресметнали масата на планетата и се убедили, че тя е много малка за гигантските си размери – само 1,8 от масата на Нептун или около 30 маси на Земята. Те пресметнали също възможния вътрешен строеж на планета с такава ниска плътност. За тяхно голямо учудване учените установили, че повече от 85% от нейната маса се намира в нейната атмосфера, а твърдото ядро в центъра на планетата е с маса по-малка от 4,5 земни маси.

По принцип това не е толкова странен факт. Смята се, че ядрото на Юпитер представлява между 5 и 15% от масата на планетата. Но Юпитер като цяло е по-масивен, което означава, че и ядрото е по-масивно. Освен това Юпитер се намира много по-далеч от своята звезда.

Как е могла да се образува планета с такава ниска плътност? И как тя задържа изтичането на своя газ, особено отчитайки близостта на планетата до звездата?.

До този момент разбиранията за газовите гиганти учените базираха на тези планети, които най-лесно можеха да бъдат изучени, а именно Юпитер и Сатурн. Те имат масивни ядра, които са 10 и повече пъти превишават масата на Земята. Затова астрономите смятаха, че масивното ядро е задължително за образуването на газовите гиганти. Това осигурява маса, преди да започне неконтролираната акреция и бързото натрупване на колкото се може повече газ и прах. Смяташе се, че по-леките ядра твърде слабо привличат веществото, за да съберат около себе си такова количество газ. Сега явно ще се наложи специалистите да преразгледат своите модели.

Изследователите са предложили собствена хипотеза за формирането на тази странна планета.

„За WASP-107b най-вероятният сценарий се явява този, при който тя се е образувала далеч от звездата, където газът е достатъчно студен, за да може газовата акреция да протича бързо. – обяснява астрономът Ива Ли от канадския Университет Макгил. – По-късно планетата се е преместила на сегашното си положение или за сметка на взаимодействието си с диска, или с другите планети в системата“.

Авторите са открили допълнително потвърждение за своята хипотеза, че не всичко е било така както е сега, в откритата друга екзопланета от тази система – WASP-107с, която е класически газов гигант с маса като на Юпитер, която прави един оборот около звездата си за три земни години. Орбитата на WASP-107с не е кръгова , а силно разтегната. Това показва, че в тази планетна система някога са се случили мащабни размествания.

WASP-107b може да стане отличен избор за изучаването колко голямо трябва да бъде ядрото, за да предизвика образуването на газов гигант. Екипът планира да проведе повторно наблюдение на екзопланетата с по-чувствителни прибори, за да може да бъде разгадана тази космическа тайна.

„ Екзопланетите подобни на WASP-107b, нямащи аналози в нашата Слънчева система, ни позволяват по-добре да разберем механизмите при формирането на планетите като цяло и възникващите в резултат на това различни екзопланети“ –резюмира Пиоле.