TESS обнаружил гигантскую планету возрастом всего около 16 миллионов лет
Астрономы обнаружили и подтвердили существование необычно молодой экзопланеты TIC 88297141 Ab, возраст которой оценивается всего в 15,6 ± 1,6 миллиона лет. По космическим масштабам система находится практически в начале своей эволюции, поэтому объект может помочь понять, как меняются размеры и структура планет-гигантов вскоре после их формирования.
Планета обращается вокруг молодой звезды — красного карлика, входящего в звёздную ассоциацию Скорпиона — Центавра. Масса звезды составляет около 31% массы Солнца, а её радиус — примерно 74% солнечного. Возраст системы исследователи определили по принадлежности звезды к молодой ассоциации, а также подтвердили дополнительными методами, включая анализ лития и сравнение с моделями звёздной эволюции.
Сигнал планеты нашли в данных космического телескопа TESS. Исследователи использовали специальный алгоритм, рассчитанный на поиск транзитов у переменных молодых звёзд. Во время транзита планета проходит перед диском своей звезды и вызывает небольшое периодическое снижение её яркости.
Наземные наблюдения с помощью телескопов LCO/Swope и сети LCOGT/Sinistro подтвердили, что падение яркости происходит именно у целевой звезды, а не создаётся расположенным рядом объектом. Дополнительные наблюдения проводились с использованием инструмента Zorro на телескопе Gemini South и спектрографа PFS на Магеллановом телескопе.
Расчёты показали, что TIC 88297141 Ab совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 4,64 суток. Радиус планеты составляет 7,21 ± 0,32 радиуса Земли, или примерно 64% радиуса Юпитера. По размерам она относится к классу субсатурнов — планет, занимающих промежуточное положение между Нептуном и Сатурном.
Вероятность того, что обнаруженный сигнал является ложным и вызван не планетой, исследователи оценили всего примерно в один случай на 100 тысяч. Это позволило статистически подтвердить планетарную природу объекта.
При этом точная масса TIC 88297141 Ab пока остаётся неизвестной. Наблюдения лучевых скоростей позволили установить только верхний предел — менее 4,7 массы Юпитера с уровнем доверия 2σ. Активность молодой звезды создаёт сильный шум, затрудняющий более точное измерение.
Именно определение массы станет одним из наиболее важных следующих этапов исследования. Если масса окажется сравнительно небольшой, TIC 88297141 Ab может относиться к так называемым сверхраздутым планетам — объектам с очень большой атмосферой и чрезвычайно низкой средней плотностью. Молодые планеты способны оставаться сильно разогретыми и увеличенными в размерах после формирования, постепенно сжимаясь и охлаждаясь в течение дальнейшей эволюции.
Если же масса окажется высокой, исследователям придётся объяснить, почему настолько молодая массивная планета имеет сравнительно небольшой для своего возраста радиус. Поэтому дальнейшие измерения могут дать новые данные о ранней эволюции газовых планет.
У звезды также обнаружен связанный с ней второй красный карлик, расположенный на проецируемом расстоянии около 260 астрономических единиц. Наблюдения высокого разрешения не выявили других близких звёздных компаньонов, которые могли бы объяснить наблюдаемый транзитный сигнал.
Особая ценность TIC 88297141 Ab заключается в её возрасте. Большинство известных экзопланет наблюдаются спустя сотни миллионов или миллиарды лет после образования. Системы возрастом всего несколько десятков миллионов лет позволяют изучать планеты в период, когда их атмосферы и внутреннее строение всё ещё быстро меняются.
Работа как препринт на arXiv и направлена для публикации в одном из журналов AAS.