В Млечном Пути, на расстоянии 190 световых лет от Земли, вокруг одной звезды вращается странная планетная пара. Горячий юпитер (огромный газовый гигант, который обычно бывает «одиноким») делит орбитальное пространство с мини-нептуном — причем меньшая планета находится внутри орбиты своего массивного соседа.
Такая конфигурация, обнаруженная в 2020 году телескопом TESS, считалась крайне маловероятной: гравитация горячего юпитера настолько сильна, что он должен был бы вышвырнуть внутреннего компаньона.
Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» заглянули в атмосферу мини-нептуна и нашли объяснение этому парадоксу. Результаты опубликованы в научном журнале Astrophysical Journal Letters.
Команда изучила TOI-1130b — планету размером примерно с Нептун, но значительно легче. Это первый случай, когда астрономы измерили состав атмосферы у мини-нептуна, который находится внутри орбиты горячего юпитера.
Наблюдения показали, что атмосфера TOI-1130b — «тяжелая», насыщенная водяным паром, углекислым газом, диоксидом серы и с примесью метана. Если бы планета сформировалась так близко к своей звезде (ее год длится всего четыре земных дня), она не смогла бы удержать такую тяжелую атмосферу — ее сдуло бы звездным ветром.
Отсюда возник альтернативный сценарий, который подтверждают данные. Оба компаньона — и мини-нептун, и горячий юпитер — должны были сформироваться гораздо дальше, за так называемой «снеговой линией» (frost line). Это граница, за которой температура падает настолько, что вода мгновенно конденсируется в лед. Там, в холодной области протопланетного диска, планеты могли спокойно наращивать ледяные и газовые оболочки. Затем они медленно мигрировали к звезде, сохраняя свои атмосферы нетронутыми и оставаясь при этом достаточно близко друг к другу.
Эта система представляет собой одну из редчайших архитектур, когда-либо найденных астрономами. Наблюдения TOI-1130b дают первый намек на то, что такие мини-нептуны, сформировавшиеся за линией воды/льда, действительно существуют в природе
Для наблюдений пришлось решить сложную задачу: из-за гравитационного взаимодействия двух планет (они находятся в орбитальном резонансе, то есть двигаются в согласованном ритме) время их прохождения перед звездой немного «плавает».
Команда собрала все доступные прошлые наблюдения и разработала модель, которая предсказала моменты, когда «Уэбб» сможет «поймать» нужный транзит. Прогноз оказался точен. Метод также поможет в будущем изучать и другие нестандартные планетные системы, бросающие вызов привычным представлениям о том, как формируются миры.
Ранее Наука Mail рассказывала о разгадке секрета рождения планет-тяжеловесов за пределами Солнечной системы.
