Телескоп James Webb изучил «запрещенную» планету-гигант у маленькой звезды
Как отмечают исследователи, TOI-5205 b иногда называют «запрещенной» планетой. Причина в том, что по современным представлениям столь крупной планете трудно образоваться рядом с настолько маленькой звездой. Сама звезда примерно в четыре раза больше Юпитера по размеру и имеет лишь около 40% массы Солнца, тогда как планета почти юпитерианская.
МОСКВА, 4 апреля. /Новости науки/. Астрономы с помощью телескопа James Webb изучили необычную экзопланету TOI-5205 b — газовый гигант размером с Юпитер, который обращается вокруг очень небольшой холодной звезды. Наблюдения показали, что атмосфера этой планеты содержит меньше тяжелых элементов, чем ожидали ученые, и даже меньше, чем сама звезда-хозяин. Это делает TOI-5205 b одной из самых странных известных планет такого типа и заставляет по-новому взглянуть на то, как вообще формируются газовые гиганты. Результаты исследования опубликованы в The Astronomical Journal.
Как отмечают исследователи, TOI-5205 b иногда называют «запрещенной» планетой. Причина в том, что по современным представлениям столь крупной планете трудно образоваться рядом с настолько маленькой звездой. Сама звезда примерно в четыре раза больше Юпитера по размеру и имеет лишь около 40% массы Солнца, тогда как планета почти юпитерианская.
Когда TOI-5205 b проходит перед своей звездой, она закрывает около 6% ее света. Для астрономов это очень удобная ситуация: по тому, как меняется свет звезды во время такого транзита, можно понять, из чего состоит атмосфера планеты.
Именно это и сделала международная группа исследователей под руководством Калеба Каньяса из NASA. В работе также участвовал астроном Карнеги Шубхам Канодиа, который еще в 2023 году помог подтвердить существование этой планеты после того, как ее заподозрил спутник TESS.
Ученые наблюдали три транзита TOI-5205 b с помощью James Webb и получили неожиданную картину. Оказалось, что в атмосфере планеты сравнительно мало тяжелых элементов — то есть элементов тяжелее водорода и гелия. Для газовых гигантов это необычно. Более того, атмосфера TOI-5205 b оказалась беднее такими элементами, чем ее собственная звезда.
По словам исследователей, это выделяет ее среди всех крупных планет, которые изучали до сих пор.
При этом в атмосфере удалось обнаружить метан и сероводород. Это само по себе не стало сенсацией, но помогло лучше понять химический состав планеты.
Чтобы объяснить полученные данные, ученые использовали модели внутреннего строения планеты. Они показали, что в целом TOI-5205 b, вероятно, гораздо богаче тяжелыми элементами, чем ее атмосфера. Иными словами, основная часть этих веществ, по-видимому, ушла внутрь планеты во время ее формирования.
«Мы увидели гораздо более низкую металличность атмосферы, чем предсказывали наши модели для общего состава планеты, который рассчитывается по ее массе и радиусу. Это может означать, что тяжелые элементы во время формирования мигрировали внутрь, и теперь внутренние области и атмосфера плохо перемешиваются», — пояснил Канодиа.
По словам исследователей, это также может означать, что атмосфера TOI-5205 b богата углеродом и бедна кислородом.
Работа стала частью большой программы GEMS, посвященной изучению гигантских экзопланет у красных карликов. Такие системы особенно интересны, потому что они плохо укладываются в привычные схемы образования планет.
Обычно считается, что крупные планеты рождаются в газопылевом диске вокруг молодой звезды. Но существование TOI-5205 b показывает, что этот процесс может идти сложнее, чем думали раньше, особенно у маленьких холодных звезд.
Кроме того, ученым пришлось отдельно учитывать влияние пятен на поверхности звезды-хозяина. Из-за того, что звезда сильно покрыта пятнами, они могли искажать спектр и маскировать часть атмосферных сигналов планеты. Команда разработала специальный способ коррекции этих эффектов, который, вероятно, пригодится и для изучения других планет у активных звезд.
По мнению авторов работы, TOI-5205 b — важный объект для понимания того, как формируются странные и редкие миры, которые не вписываются в стандартные модели. Именно такие объекты часто сильнее всего двигают вперед астрономию.
Как отмечают исследователи, TOI-5205 b иногда называют «запрещенной» планетой. Причина в том, что по современным представлениям столь крупной планете трудно образоваться рядом с настолько маленькой звездой. Сама звезда примерно в четыре раза больше Юпитера по размеру и имеет лишь около 40% массы Солнца, тогда как планета почти юпитерианская.
Когда TOI-5205 b проходит перед своей звездой, она закрывает около 6% ее света. Для астрономов это очень удобная ситуация: по тому, как меняется свет звезды во время такого транзита, можно понять, из чего состоит атмосфера планеты.
Именно это и сделала международная группа исследователей под руководством Калеба Каньяса из NASA. В работе также участвовал астроном Карнеги Шубхам Канодиа, который еще в 2023 году помог подтвердить существование этой планеты после того, как ее заподозрил спутник TESS.
Ученые наблюдали три транзита TOI-5205 b с помощью James Webb и получили неожиданную картину. Оказалось, что в атмосфере планеты сравнительно мало тяжелых элементов — то есть элементов тяжелее водорода и гелия. Для газовых гигантов это необычно. Более того, атмосфера TOI-5205 b оказалась беднее такими элементами, чем ее собственная звезда.
По словам исследователей, это выделяет ее среди всех крупных планет, которые изучали до сих пор.
При этом в атмосфере удалось обнаружить метан и сероводород. Это само по себе не стало сенсацией, но помогло лучше понять химический состав планеты.
Чтобы объяснить полученные данные, ученые использовали модели внутреннего строения планеты. Они показали, что в целом TOI-5205 b, вероятно, гораздо богаче тяжелыми элементами, чем ее атмосфера. Иными словами, основная часть этих веществ, по-видимому, ушла внутрь планеты во время ее формирования.
«Мы увидели гораздо более низкую металличность атмосферы, чем предсказывали наши модели для общего состава планеты, который рассчитывается по ее массе и радиусу. Это может означать, что тяжелые элементы во время формирования мигрировали внутрь, и теперь внутренние области и атмосфера плохо перемешиваются», — пояснил Канодиа.
По словам исследователей, это также может означать, что атмосфера TOI-5205 b богата углеродом и бедна кислородом.
Работа стала частью большой программы GEMS, посвященной изучению гигантских экзопланет у красных карликов. Такие системы особенно интересны, потому что они плохо укладываются в привычные схемы образования планет.
Обычно считается, что крупные планеты рождаются в газопылевом диске вокруг молодой звезды. Но существование TOI-5205 b показывает, что этот процесс может идти сложнее, чем думали раньше, особенно у маленьких холодных звезд.
Кроме того, ученым пришлось отдельно учитывать влияние пятен на поверхности звезды-хозяина. Из-за того, что звезда сильно покрыта пятнами, они могли искажать спектр и маскировать часть атмосферных сигналов планеты. Команда разработала специальный способ коррекции этих эффектов, который, вероятно, пригодится и для изучения других планет у активных звезд.
По мнению авторов работы, TOI-5205 b — важный объект для понимания того, как формируются странные и редкие миры, которые не вписываются в стандартные модели. Именно такие объекты часто сильнее всего двигают вперед астрономию.
