Открытие экзопланеты GJ 523b: загадка гигантской плотности

Астрономы сделали удивительное открытие, обнаружив экзопланету GJ 523b, которая бросает вызов традиционным представлениям о формировании каменистых планет. Эта экзопланета имеет диаметр примерно в 2,5 раза больше Земли, но при этом масса составляет около 23 раз больше нашей планеты. Такие крупные и плотные миры иногда называют "мега-Землями" — неофициальным термином для обозначения необычно массивных, в основном каменистых планет.

Уникальная плотность GJ 523b

Высокая плотность GJ 523b указывает на то, что у нее относительно мало атмосферы, несмотря на то, что астрономы обычно ожидали бы, что такая крупная планета накопит значительную газовую оболочку. Как отметил Макс Крофт, ведущий автор исследования, "это совсем не то, что мы ожидали". Плотные планеты подобного типа не являются редкостью, но обычно они представляют собой небольшие каменистые планеты, подобные Земле или Меркурию. GJ 523b же в два с половиной раза больше Земли.

Методы обнаружения

GJ 523b была первоначально идентифицирована как кандидат на экзопланету с помощью спутника NASA по транзитам экзопланет TESS, который ищет периодические затмения в свете звезд, вызванные прохождением планет перед их звездами. Исследователи продолжили наблюдения с помощью наземного телескопа WIYN 3.5 метра в обсерватории Китт Пик в Аризоне, используя спектрограф для измерения гравитационного влияния планеты на ее звезду. Собрав все данные, команда вычислила, что GJ 523b имеет массу около 23,5 раз больше Земли, радиус в 2,55 раза больше и плотность около 126,82 грамма на кубический дюйм. Она совершает полный оборот вокруг своей звезды за 17,75 дня. Система планет также относительно молода, ее возраст оценивается в почти 170 миллионов лет.

Загадка формирования планет

Такое сочетание размеров, массы и возраста ставит перед учеными задачу, которая не вписывается в существующие модели формирования планет. Обычно планеты начинают с формирования ядер из камня и металла, которые затем могут притягивать водород и гелий из диска газа и пыли, окружающего молодую звезду. В нашей солнечной системе считается, что гигантские планеты, такие как Юпитер и Сатурн, начали быстро накапливать свои массивные газовые оболочки, как только их растущие ядра достигли примерно 20 раз массы Земли. Однако GJ 523b уже имеет массу около 23 раз больше Земли, что ставит под сомнение, почему она не развилась в газоносный мир. "Вопрос в том, почему эта планета не сделала этого, если она в 20 раз больше Земли?" — задается вопросом Крофт.

Возможные объяснения

Существует несколько гипотез, которые могут объяснить необычное развитие GJ 523b. Одна из возможностей заключается в том, что планета изначально сформировалась с плотной атмосферой, которая затем была разрушена. Другая гипотеза предполагает, что планета образовалась в результате столкновения двух планет, что привело к образованию более крупного каменистого мира, при этом большая часть газовых оболочек была выброшена в космос. Астрономы используют термин "мега-Земля" более десяти лет для описания исключительно массивных каменистых миров, хотя он никогда не представлял собой формально установленный класс экзопланет. Поиск большего количества примеров, подобных GJ 523b, может помочь выяснить, являются ли эти необычные миры редкими исключениями или частью более широкой популяции. "Трудно делать выводы о формировании планет в общем из выборки из одного", — отметил Крофт. "Мы не дойдем до 10 000 таких плотных планет, но если мы сможем дойти до 20 или 30, возможно, некоторые тенденции могут проявиться."

Публикация результатов

Полученные результаты были поданы в журнал The Astronomical Journal и в настоящее время доступны на сервере предварительных публикаций arXiv, но еще не прошли рецензирование.