Команда учёных во главе с астрономом Яном Шубяком из Отдела звёзд Астрономического института АН ЧР и Центра астрофизики Гарвардского университета и Смитсоновского института недавно объявила о значительном открытии в области исследований экзопланет. С помощью данных космической миссии TESS и наземных наблюдений с помощью спектрографа HARPS в Чили удалось подтвердить существование экзопланеты типа мини-Нептуна, названной TOI-2458 b. Это открытие приносит новые сведения о возможных сценариях формирования планетных систем.

Открытие мини-Нептуна TOI-2458 b

TOI-2458 b впервые была идентифицирована как транзитная планета — при движении перед своей родительской звездой она вызывает регулярное снижение её яркости. Изменения яркости звезды направили учёных к дальнейшим более детальным наблюдениям. Комбинация данных со спутника TESS и спектроскопических измерений позволила определить размер, массу и другие свойства планеты.

Планета TOI-2458 b имеет радиус примерно в 2,8 раза больше земного и массу около 13,3 земных. Она движется по очень близкой орбите — один оборот вокруг звезды длится всего 3,74 дня. Это означает, что планета находится в очень жаркой среде, где условия не благоприятствуют существованию жизни.

Родительская звезда и её необычные свойства

Внимание учёных привлекла также звезда, вокруг которой движется TOI-2458 b. Это звезда типа F, которая имеет немного большую массу, чем наше Солнце, и поверхностную температуру около 6000 К. Анализ показывает, что звезда находится на поздней стадии своего развития и начинает покидать главную последовательность, что указывает на её возраст около 5,7 миллиардов лет.

Другим неожиданным открытием стала быстрая вращение звезды, которое длится всего 9 дней, вместе с очень коротким циклом магнитной активности продолжительностью 54 дня. Такая комбинация необычна для звёзд типа F. Подобные короткие циклы наблюдались лишь у нескольких звёзд, например, у τ Boo, которая известна своим взаимодействием с экзопланетой типа «горячий Юпитер» (примечание: согласно Институту чешского языка АН ЧР в Солнечной системе у нас есть планета Юпитер или Нептун, но если речь идёт о типе экзопланеты, рекомендуется указывать «горячий Юпитер», «мини-Нептун» и т.д.).

«Наши наблюдения указывают на то, что эта система очень интересна с динамической точки зрения,» говорит доктор Шубяк. «Быстрое вращение и магнитная активность звезды могут быть следствием взаимодействий с планетарными объектами в прошлом.»

Открытие другой планеты в системе TOI-2458

При дальнейшем изучении планетной системы TOI-2458 учёные идентифицировали наличие второй планеты, движущейся на большем расстоянии от звезды. Эта планета имеет период обращения примерно 16,5 дня, что означает, что она находится дальше от звезды, чем TOI-2458 b. Динамические модели указывают на то, что её масса находится между 10 и 25 земными массами, но для более точного определения её свойств потребуются дальнейшие наблюдения.

История формирования системы и роль потерянного горячего Юпитера

Одним из наиболее важных выводов этого исследования является гипотеза о том, что планетная система TOI-2458 в прошлом могла включать горячий Юпитер. В отличие от гипотез, предполагающих миграцию этих планет из внешних частей протопланетного диска, этот горячий Юпитер мог сформироваться непосредственно на месте на очень близком расстоянии от звезды.

Со временем, однако, гигантская планета была поглощена звездой под действием приливных взаимодействий. Этот процесс мог бы объяснить, почему звезда TOI-2458 сейчас демонстрирует необычно быстрое вращение. «Поглощение массивной планеты могло придать звезде значительное количество момента импульса,» объясняет доктор Шубяк.

Влияние на современную динамику системы

Если данная гипотеза о потерянном горячем Юпитере верна, то его присутствие в прошлом значительно повлияло бы на динамику орбит оставшихся планет. Ученые полагают, что гравитационные взаимодействия могли привести к необычному наклину орбиты мини-нептуна TOI-2458 b, который сейчас обращается вокруг полюсов своей звезды. Этот наклон мог быть результатом секулярных резонансов, действовавших на планету еще на ранних этапах эволюции системы, до того, как горячий Юпитер спирально впадал в свою звезду.

Последствия для исследований экзопланет и формирования планетных систем

Если эта гипотеза будет подтверждена, она может принести новый взгляд на то, как звездные системы взаимодействуют с планетами, обращающимися в их окрестностях. Будущие наблюдения могут предоставить дополнительные доказательства этой теории и одновременно раскрыть новые детали о динамических процессах в экзопланетных системах. Подобные исследования также могут показать, насколько часто подобные сценарии встречаются в нашей Галактике, и какие условия должны быть выполнены для возникновения и долгосрочной стабильности таких систем. «Система TOI-2458 показывает нам, что Вселенная полна сюрпризов и ставит новые вызовы для наших моделей формирования планет», — добавляет доктор Шубьяк.

Ссылка на статью: здесь и здесь

Астрономический институт АН Чехии/ gnews - RoZ

Иллюстрация системы TOI-2458 в представлении искусственного интеллекта. Изображение создано с помощью DALL·E, OpenAI