Красный карлик TOI-6894, масса которого в пять раз меньше массы Солнца, по теоретическим моделям не мог иметь в протопланетном диске достаточного материала для формирования газового гиганта, подобного Юпитеру. Но международная команда астрономов с помощью наземных телескопов обнаружила весомые признаки присутствия гигантской планеты около TOI-6894. Это открытие бросает вызов существующим представлениям о формировании планет.
Аккреционная теория образования планет объясняетИз газопылевого диска молодой звезды постепенно формируются газовые гиганты. Сначала в этом диске миллионы крошечных пылевых зерен сталкиваются и слипаются друг с другом благодаря электростатическим силам, образуя сначала микроскопические комочки, а затем крупные зерна.
По мере накопления масса зерен увеличивается, и за счёт собственной гравитации начинает привлекать к себе больше частиц. В итоге формируются так называемые… планетезимали Космические тела размером примерно в километр непрерывно взаимодействуют, создавая «прото-ядро» будущей планеты.
При достижении прото-ядра массы от одной до десяти масс Земли его гравитация начинает активно притягивать вещества из окружающего диска, включая газ. В результате будущая планета постепенно наращивает тонкую газовую оболочку и получает атмосферу.
Увеличение ядра приводит к увеличению массы планеты и более быстрому притяжению газа, что вызывает «неконтролируемое поглощение газа» и формирование газового гиганта.
Эта теория гласит, что формирование газовых гигантов у маломассивных звёзд протекает более сложно. красных карликовГлавная причина в том, что протопланетный диск мало богат газами и пылью, чтобы сформировалось массивное ядро и начался процесс аккреции. Сырья для образования крупной планеты, подобной Юпитеру, недостаточно, хватает лишь на каменистые миры.
Группа астрономов из разных стран, возглавляемая Эдвардом Брайантом, Edward BryantУчёные из Уорикского университета в Великобритании обнаружили исключение в глубоком космосе. При анализе данных по 91 тысяче маломассивных красных карликов на орбите одного из них нашли газового гиганта. В результате образовалась планетная система, состоящая из красного карлика TOI-6894 и экзопланеты TOI-6894b.
Во время обработки данных телескопа TESS обнаружили красного карлика. Астрономы затем применили один из крупнейших в мире наземных оптических телескопов Very Large Telescope Европейской Южной обсерватории, чтобы найти на орбите звезды TOI-6894b газового гиганта. Открытие осуществлено с помощью транзитного метода — способа обнаружения экзопланет, основанного на наблюдении за прохождением экзопланеты на фоне диска родительской звезды.
TOI-6894 — звезда с массой, равной 20 процентам массы Солнца. Это наименее массивная звезда из известных на сегодняшний день, вокруг которой обнаружен газовый гигант. Размер TOI-6894 составляет всего 60 процентов от размера следующей по массе звезды с газовым гигантом.
Ученые говорят, что экзопланета TOI-6894b — это тело с низкой плотностью. Её радиус чуть больше радиуса Сатурна, но масса TOI-6894b равна 50 процентам массы Сатурна.
TOI-6894b — необычайно холодным для газового гиганта. Большинство из таких гигантов, которые находят учёные, горячие юпитеры. Температура этих объектов обычно находится в диапазоне от 700 до 2000 градусов Цельсия. Температура TOI-6894b всего 146 градусов.
Неожиданно для всех эта экзопланета была обнаружена. Предполагалось, что подобные планеты образуются только около звёзд большей массы. объяснил Брайант.
Команда Брайанта считает, что формирование TOI-6894b не может быть объяснено аккреционной теорией. Учёные выдвинули два предположения об этом явлении.
Предполагается, что объект возник из-за медленного накопления газа вокруг ядра. Ядро росло постепенно и не достигло такого размера, чтобы быстро притягивать газ из диска. Планета увеличивалась за счёт постепенного поглощения материала.
Вторая гипотеза утверждает, что TOI-6894b образовалась вследствие нестабильности протопланетного диска. Иногда диск становится слишком массивным и его собственная гравитация может вызвать распад. В результате диск трескается на крупные фрагменты, где газ и пыль коллапсируют, образуя газового гиганта. Таким образом, планета возникает сразу из одного отколовшегося куска протопланетного диска.
Брайант с сослуживцами обнаружил, что доступные сведения не подтверждают ни одну из существующих теорий о формировании TOI-6894b. Происхождение этой массивной планеты до сих пор остаётся неизвестным.
Анализ атмосферы TOI-6894b поможет пролить свет на ее бурное прошлое. Измерив распределение вещества внутри планеты, астрономы смогут определить размер и структуру ядра, что позволит выбрать верную из двух предложенных гипотез. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» проведет такой анализ в течение следующих 12 месяцев.
Научная работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
