Газовые гиганты, обладающие высокой температурой, не способны формироваться вблизи звезд, они перемещаются с более удаленных орбит. Их активная история затрудняет выявление признаков их миграции. Однако, в процессе движения теплых газовых гигантов эти признаки могут сохраняться. Астрономы обнаружили новый теплый Юпитер, который позволит детально изучить эволюцию планетных систем с мигрирующими газовыми гигантами.
Теплые Юпитеры – это газовые гиганты, которые вращаются вокруг своих звезд на расстояниях, сравнимых с расстояниями Меркурия, Венеры и Земли от Солнца. В отличие от горячих Юпитеров, которые находятся еще ближе к своим звездам, теплые Юпитеры располагаются на большем удалении. Происхождение таких гигантов, находящихся вблизи звезд, вызывает вопросы у астрономов. Горячие Юпитеры, несомненно, мигрируют ближе к звездам в процессе развития планетной системы. Что касается теплых Юпитеров, ситуация более неоднозначна: по некоторым теориям, они могли сформироваться на своих нынешних орбитах.
В процессе миграции горячие юпитеры испытывают значительное воздействие приливных сил со стороны звезды, что приводит к существенным изменениям их орбитальных параметров и затрудняет реконструкцию их перемещения. В отличие от них, теплые газовые гиганты меньше подвержены влиянию звезды, особенно если она характеризуется высокой температурой. Это позволяет использовать их для изучения истории формирования и эволюции планетных систем, содержащих экзопланеты-юпитеры.
Помимо характеристик планеты и температуры звезды, исследователи обращают внимание на эксцентриситет орбиты. Предполагается, что многие горячие юпитеры с вытянутыми орбитами прошли через процесс миграции. Однако, доступный объем данных ограничен. Положение эксцентриситета орбиты удалось определить лишь для шести горячих юпитеров с эксцентриситетом более 0,5. Из них только два — TOI-1859 b и TOI-3362 b — вращаются вокруг звезды с достаточно высокой температурой (эффективная температура превышает 6000 градусов Цельсия). И вот астрономы обнаружили еще один подходящий объект.
TOI-2005 b — это горячий юпитер с эллиптической орбитой (эксцентриситет равен 0,59), вращающийся вокруг звезды спектрального класса F, расположенной на расстоянии 1072 световых года от Земли. Эффективная температура этой звезды составляет около 6,8 тысячи градусов Цельсия. Ее радиус примерно вдвое больше солнечного, а масса — в 1,59 раза.
TOI-2005 b сопоставим по размерам с Юпитером, однако его масса в 6,4 раза превышает юпитерианскую. Планета вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии в 0,16 астрономической единицы (для сравнения, Меркурий находится на расстоянии 0,39 а.е., а астрономическая единица представляет собой среднее расстояние от Солнца до Земли). Научная статья с описанием экзопланеты выложена в открытый доступ на портале arXiv.
Анализ орбиты и расчет среднего расстояния до звезды указывают на то, что TOI-2005 b находится в стадии миграции. Предположительно, в этой системе существует еще одна массивная планета, расположенная на большем удалении. По мнению ученых, именно такие условия способствуют формированию теплых юпитеров с высоким эксцентриситетом, подобных TOI-2005 b, которые вращаются вокруг звезды в плоскости ее экватора и по направлению ее вращения. И этот этап эволюции системы не всегда является финальным.
Согласно теоретическим моделям, экзопланета TOI-2005 b со временем может перейти на круговую орбиту, расположенную на расстоянии 0,101 астрономической единицы от звезды, и трансформироваться в горячий Юпитер. Однако существует значительный шанс, что к моменту этого события система уже прекратит свое существование. Авторы недавнего исследования подсчитали, что для «округления» орбиты потребуется около 100 миллиардов лет, хотя эта цифра крайне чувствительна к особенностям физических процессов, происходящих внутри газового гиганта.
Из-за того, что орбита TOI-2005 b имеет вытянутую форму, ее температура испытывает значительные колебания в течение года, который длится 17,3 земных дня. В перигелии она достигает 1900 градусов Цельсия, а в апогелии снижается до 1200 градусов. В отличие от большинства горячих юпитеров, эта планета не находится в приливном захвате, поэтому столь резкие перепады температур, вероятно, оказывают существенное влияние на физические и химические процессы, происходящие в ее газовой оболочке. Дальнейшее изучение этого вопроса потребует дополнительных наблюдений и исследований. Кстати, недавно ученые впервые разглядели трехмерную структуру атмосферы экзопланеты у ультрагорячего юпитера WASP-121 b.