Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, как образовалась уникальная планетная система, находящаяся на удалении 190 световых лет от нашей планеты.
Обнаружена необычная пара планет, состоящая из «одинокого» горячего Юпитера и мини-Нептуна. Это соседство вызывает удивление у исследователей с момента открытия системы в 2020 году, так как горячие Юпитеры, как правило, не имеют планет на внутренних орбитах из-за их значительной массы и гравитационного воздействия.
Благодаря космическому телескопу Джеймс Уэбб (JWST) исследователям удалось впервые определить, из каких веществ состоит атмосфера мини-Нептуна, вращающегося ближе к своей звезде, чем юпитерианский сосед.
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что у меньшей планеты имеется плотная атмосфера, насыщенная водяным паром, углекислым газом, диоксидом серы и содержащая незначительное количество метана. Формирование подобной атмосферы было бы невозможно, если бы планета образовалась в её текущем положении, находясь в непосредственной близости от звезды.
Вместо этого исследование предоставляет другие данные: как мини-Нептуны, так и горячие Юпитеры, скорее всего, возникли на значительно большем удалении от звезды, в более холодных областях протопланетного диска. Там они могли постепенно увеличивать свои атмосферы, используя лед и другие летучие соединения. Впоследствии обе планеты были перемещены ближе к звезде в ходе постепенной миграции, при этом их атмосферы остались практически без изменений.
Данная работа представляет собой первичное исследование, которое показывает, что мини-Нептуны способны образовываться на большем удалении от звезды, чем так называемая «снеговая линия» — граница, за которой температура позволяет воде конденсироваться в лед.
По словам руководителя исследования Саугаты Барата, постдоктора Института астрофизики и космических исследований MIT, полученные данные служат подтверждением возможности формирования планет именно таким образом.
Система TOI-1130, включающая в себя мини-нептун и горячий Юпитер, была идентифицирована благодаря космическому аппарату TESS, принадлежащему NASA. Минимальный период обращения мини-нептуна равен четырем дням, а у горячего Юпитера – восьми дням. Эти планеты находятся в состоянии «среднего движения резонанса», что оказывает влияние на их траектории.
Группа ученых под руководством Джудит Корт из Лундского университета успешно спрогнозировала время прохождения планет перед звездой, что позволило телескопу JWST получить детальное изображение.
Согласно результатам спектрального анализа, атмосфера мини-нептуна содержит молекулы, превосходящие по массе водород и гелий, что противоречит гипотезе об их формировании вблизи звезды.
По мнению исследователей, данная система обладает одной из наиболее необычных структур, когда-либо зафиксированных астрономами. Наблюдения за TOI-1130b предоставляют первое свидетельство того, что мини-Нептуны, формирующиеся за пределами линии воды и льда, действительно существуют.