Нептунианские экзопланеты отличаются относительно низкой плотностью, тонкой атмосферой и каменным ядром. TOI-1853b является исключением: ее плотность в два раза превышает плотность стали. Эта планета загадка для астрономов. Её необычные характеристики, по предположению, результат экстремального столкновения с другой планетой во время формирования. Это позволяет предполагать существование до сих пор неизвестной популяции планет.
TOI-1853b обнаружили международная группа специалистов в «пустыне Нептуна», или «горячей пустыне Нептуна». Это горячая область около звезды, бедная планетами среднего размера. Планеты встречаются редко и часто имеют необычные характеристики. Например, обычно у них очень короткий период обращения, самый длинный из которых составляет 5 земных суток. TOI-1853b совершает один оборот вокруг своего оранжевого карлика за 1,24 дня. Из почти 5500 экзопланетИз найденных до сих пор только несколько местностей обнаружили здесь.
Большинство найденных экзопланет имеют массу и состав между скалистыми планетами и ледяными гигантами (Нептун и Уран). TOI-1853b относится к нептунианскому типу, радиус которого в 3,46 раза больше радиуса Земли (радиус Нептуна – 3,88 радиуса Земли). Следовательно, ожидается, что масса и плотность TOI-1853b будут примерно такими же, как у Нептуна (1,64 грамма на кубический сантиметр).
Масса TOI-1853b равна 73,2 массам Земли, в то время как масса Нептуна составляет всего 17,15 масс Земли, что почти вдвое больше массы любой другой планеты такого же размера. Плотность этого объекта — 9,7 грамма на кубический сантиметр — столь же исключительна, сколь и обескураживающая. В среднем плотность Земли составляет 5,15 грамма на кубический сантиметр, у железа — 7,87 грамма на кубический сантиметр, а у стали — 7,83 грамма на кубический сантиметр.
Согласно отчету, опубликованному в журнале Невероятная плотность TOI-1853b свидетельствует о содержании необычно плотного для нептунианца материала и тонкой атмосфере. Это говорит о том, что доля горных пород в ее составе значительно превышает ожидаемую величину. Наиболее вероятным сценарием объяснения таких характеристик является высокоскоростное столкновение планеты с другой планетой в момент образования.
Столкновение двух планет на огромной скорости.
Исследователи для подтверждения гипотезы провели моделирование столкновения планеты TOI-1853b с другой планетой в экстремальных условиях. Солнечной системеСуществуют весомые доказательства высоких энергетических столкновений, как, например, тот, что привел к образованию Луны. Подобное наблюдается и у ряда экзопланет.
Команда выяснила, что столкновение с другой планетой на большой скорости могло бы быть достаточно сильным, чтобы удалить значительную часть атмосферы и ледяного слоя вокруг TOI-1853b. В итоге получится плотное каменное тело, напоминающее ядра наших газовых гигантов. В действительности планеты с плотностью каменистых тел, сравнимой с плотностью экзопланеты, в процессе формирования постепенно покрываются слоем газа и льда. Первоначальный планетарный объект, скорее всего, был богат водой, однако для формирования TOI-1853b ему необходимо было столкнуться с экстремальным гигантским объектом со скоростью свыше 75 км/с. — уточняет в сообщении для прессы Филип Картер, автор исследования из Бристольского университета. Это принципиально новое направление в теории образования планет.
Эта планета свидетельствует о частых столкновениях планет и предлагает новый подход к изучению эволюции планетных систем. Открытие экзопланеты TOI-332b с параметрами, похожими на параметры TOI-1853b, указывает на существование до сих пор неизвестной группы планет. TOI-332b имеет длину 3,2 земных радиуса, массу в 57,2 раза больше массы Земли и орбитальный период 18,72 часа. Как и TOI-1853b, она вращается вокруг оранжевого карлика и обладает высокой плотностью — 9,6 грамма на кубический сантиметр.
Однако «Никогда прежде нас не учили оценивать столь экстремально мощные удары гигантского масштаба. Такого не предвиделось. — поясняет Зои Лейнхардт, автор исследования и сотрудник Бристольского университета. Требуются дополнительные исследования для уточнения точности моделирования и подтверждения существования подобных явлений. Команда также планирует провести углубленное наблюдение за TOI-1853b с целью обнаружения остаточной атмосферы и изучения её состава.