Ученым пришлось пересмотреть представления о формировании и удержании газовой оболочки экзопланеты WASP-107b, поскольку ее ядро оказалось значительно легче, чем предполагалось ранее.
Звезда WASP-107 расположена в созвездии Девы, на расстоянии 212 световых лет от Земли. Несколько лет назад ученые обнаружили у нее планету — газового гиганта WASP-107b. Ее орбита в 16 раз меньше земной, а размеры сопоставимы с размерами Юпитера. При этом масса WASP-107b как минимум в восемь раз меньше массы Юпитера, что делает ее одной из наименее плотных известных планет. Недаром в атмосфере WASP-107b даже выявили легкий гелий.
Используя телескопы обсерватории Keck на Гавайях, исследователи провели новые наблюдения экзопланеты WASP-107b методом радиальных скоростей. Этот метод позволяет отслеживать незначительные колебания звезды, вокруг которой вращается планета, вызванные ее гравитационным притяжением. В результате удалось установить, что масса WASP-107b оказалась еще меньше, чем предполагалось ранее – всего 1/10 массы Юпитера, или приблизительно 30 масс Земли. Один полный оборот планета совершает всего за 5,7 дней. Об этом профессор Монреальского университета Бьорн Беннеке (Björn Benneke) и его коллеги сообщают в статье, опубликованной в Astronomical Journal.
Моделирование с использованием компьютера позволило определить внутреннюю структуру WASP-107b и выявить, что планета обладает твердым ядром, масса которого составляет всего 4,6 земных масс. Это означает, что на газовую оболочку приходится более 85 процентов от общей массы планеты. Для сравнения, у Нептуна, планеты со схожей массой, эта доля составляет всего 5-15 процентов. «Возникает множество вопросов, — говорит одна из авторов работы Каролин Пиоле (Caroline Piaulet). — Как могла образоваться планета с такой низкой плотностью? И как она удерживает этот огромный слой газа, особенно с учетом близости материнской звезды»?
Действительно, традиционные представления о формировании газовых гигантов основываются на изучении Юпитера и Сатурна. Предполагается, что для удержания значительных объемов легких газов и формирования газового гиганта необходимо ядро, масса которого составляет не менее 10 масс Земли, поскольку протопланетное облако со временем рассеивается. Ядро экзопланеты WASP-107b недостаточно массивное, чтобы накопление газовой оболочки было возможным на столь близком расстоянии от звезды. Вероятно, оно сформировалось на значительно большем удалении и впоследствии переместилось на более близкую орбита.
Дополнительные данные, полученные с помощью телескопа Keck, выявили у звезды вторую планету, WASP-107c. Эта планета значительно массивнее (примерно равна 1/3 массы Юпитера) и расположена на большем расстоянии: полный оборот по своей орбите занимает около трех земных лет, причем сама орбита имеет сильно вытянутую форму. По всей видимости, подобная конфигурация также является результатом прошлых непредсказуемых событий, которые привели к изменению положения WASP-107b.