Планета розміром з Нептун, TOI-3261 b, робить надзвичайно близьку орбіту навколо своєї головної зірки. Лише четвертий об’єкт такого роду, коли-небудь знайдений, планета може виявити підказки про те, як утворюються такі планети. Міжнародна група вчених використала космічний телескоп NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), щоб виявити екзопланету (планету за межами нашої Сонячної системи), а потім провела додаткові спостереження за допомогою наземних телескопів в Австралії, Чилі та Південній Африці. . Вимірювання поставили нову планету прямо в «гарячу пустелю Нептуна» — категорію планет з такою малою кількістю членів, що їх дефіцит викликає відчуття безлюдного ландшафту.
Команда під керівництвом астронома Емми Наббі з Університету Південного Квінсленда опублікувала свою статтю про відкриття «Виживання в гарячій пустелі Нептуна: відкриття ультрагарячого Нептуна TOI-3261 b» в The Astronomical Journal у серпні 2024 року.
Цей різновид екзопланет схожий на наш Нептун за розміром і складом, але обертається надзвичайно близько до своєї зірки. При цьому «рік» на TOI-3261 b триває лише 21 годину. Така щільна орбіта забезпечує цій планеті місце в ексклюзивній групі, в якій поки що є лише три інших члени: ультракороткоперіодичні гарячі Нептуни, чиї маси були точно виміряні.
Планета TOI-3261 b виявилася ідеальним кандидатом для тестування нових комп’ютерних моделей формування планет. Одна з причин, чому гарячі Нептуни настільки рідкісні, полягає в тому, що важко утримувати густу газову атмосферу так близько від зірки. Зірки масивні, тому діють на предмети навколо них велика гравітаційна сила, яка може звільнити шари газу, що оточують сусідню планету. Вони також виділяють величезну кількість енергії, яка здуває газові шари.
Обидва ці фактори означають, що гарячі Нептуни, такі як TOI-3261 b, могли спочатку стати набагато більшими планетами розміром з Юпітер і з того часу втратили значну частину своєї маси. Моделюючи різні вихідні точки та сценарії розвитку, наукова група визначила, що зірково-планетній системі приблизно 6,5 мільярдів років і що планета спочатку була набагато більшим газовим гігантом.
Проте, ймовірно, він втратив масу двома способами: фотовипаровуванням, коли енергія від зірки змушує частинки газу розсіюватися, і приливним розсіюванням, коли гравітаційна сила зірки позбавляє планети шарів газу. Планета також могла сформуватися далі від своєї зірки, де обидва ці ефекти були б менш інтенсивними, дозволяючи їй зберегти свою атмосферу.
Залишки атмосфери планети, одна з її найцікавіших особливостей, ймовірно, вимагатимуть подальшого аналізу атмосфери, можливо, допоможуть розгадати історію формування цього мешканця «гарячої пустелі Нептуна».
Планета TOI-3261 b приблизно вдвічі щільніша за Нептун, що вказує на те, що легші частини її атмосфери з часом були видалені, залишивши лише важчі компоненти. Це показує, що планета, мабуть, починалася з безлічі різних елементів в атмосфері, але на даному етапі важко точно сказати, які.
Цю таємницю можна розгадати, спостерігаючи за планетою в інфрачервоному світлі, можливо, за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба НАСА — ідеального способу побачити ідентифікаційні відбитки пальців різних молекул в атмосфері планети. Це не тільки допоможе астрономам зрозуміти минуле TOI-3261 b, але й почне розкривати фізичні процеси, що стоять за всіма гарячими планетами-гігантами.
Цікаві факти
Перше в історії відкриття ультракороткоперіодичного гарячого Нептуна, LTT-9779 b, відбулося у 2020 році. Відтоді відкриття TESS TOI-849 b і TOI-332 b також приєдналися до елітного ультракороткоперіодичного гарячого Нептуна. Клуб Нептуна (з точно виміряними масами).
І LTT-9779 b, і TOI-849 b стоять у черзі на інфрачервоні спостереження за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба, що потенційно розширить наше розуміння атмосфери цих планет у найближчі роки.