Астрономы выяснили происхождение необычной пары планет

Астрономы из Массачусетского технологического института (MIT) раскрыли происхождение необычной планетной системы, расположенной на расстоянии 190 световых лет от Земли.

Речь идет о редчайшей паре, где так называемый «одинокий» горячий юпитер делит пространство с мини-нептуном. Такое соседство озадачивало ученых с момента открытия системы в 2020 году, поскольку горячие юпитеры обычно не имеют компаньонов внутри своих орбит из-за своей огромной массы и силы гравитации.

Используя космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST), ученые впервые смогли измерить состав атмосферы мини-нептуна, который обращается внутри орбиты своего юпитерианского соседа.

Полученные данные показали, что у меньшей планеты «тяжелая» атмосфера, богатая водяным паром, углекислым газом, диоксидом серы и содержащая следы метана. Такая атмосфера не могла бы сформироваться, если бы планета возникла на своем нынешнем месте, очень близко к звезде.

Напротив, результаты исследования указывают на альтернативное происхождение: и мини-нептун, и горячий юпитер, вероятно, сформировались гораздо дальше, в более холодной области протопланетного диска, где смогли постепенно нарастить атмосферы из льда и других летучих веществ. Со временем обе планеты были притянуты к звезде в процессе постепенной миграции, сохранив свои атмосферы нетронутыми.

Это первое исследование, демонстрирующее, что мини-нептуны могут формироваться за пределами так называемой «снеговой линии» звезды — минимального расстояния, при котором температура достаточно низка для мгновенной конденсации воды в лед.

Руководитель исследования Саугата Барат, постдок в Институте астрофизики и космических исследований MIT, отмечает, что эти измерения подтверждают существование такого пути формирования планет.

Сама система TOI-1130 с планетой-мини-нептуном внутри орбиты горячего юпитера была обнаружена с помощью спутника NASA TESS. Орбитальный период мини-нептуна составляет четыре дня, а горячего юпитера — восемь дней, причем планеты находятся в «среднем движении резонанса», влияя на движение друг друга.

Команде под руководством Джудит Корт из Лундского университета удалось точно предсказать момент прохождения планет перед звездой, чтобы JWST смог получить четкое изображение.

Спектральный анализ показал, что атмосфера мини-нептуна состоит из молекул, более тяжелых, чем водород и гелий, что опровергает предположение о формировании таких планет вблизи звезды.

Ученые заключают, что эта система представляет собой одну из редчайших архитектур, когда-либо найденных астрономами, и наблюдения TOI-1130b дают первую подсказку о том, что мини-нептуны, формирующиеся за линией воды и льда, действительно существуют в природе.