Гигант плотнее стали

За три десятилетия астрономы обнаружили более пяти тысяч планет у разных звезд. Экзопланеты очень разные, многие из них совсем не похожи на космические тела нашей Солнечной системы. Нередко масса экзопланеты занимает промежуточное положение между массами твердых планет земной группы и гигантов вроде Урана или Нептуна.

Современная наука считает, что размеры и плотность планет зависят от мест их образования в окрестности материнских звезд и последующей эволюции. Расчеты показывают, что планеты могут быть похожи на ледяные гиганты Уран и Нептун и иметь обширные атмосферы из водорода и гелия, а могут состоять из скальных пород с водой и обладать тонкими атмосферами. Наблюдательная статистика говорит о том, что тела размера Нептуна обычно редки на близких к звездам орбитах. Причин появления этой, так называемой «пустыни горячих нептунов» астрофизики пока не понимают.

Недавно большая группа планетологов из Римского университета Тор Вергата и Бристольского университета под руководством профессора Люка Напониелло (Luca Naponiello) открыла новую экзопланету TOI-1853b, которая принадлежит к классу горячих нептунов. Ученые тщательно исследовали ее параметры, а также смоделировали ее рождение и эволюцию. Космическое тело, в три раза превосходящее Землю по размерам и в 73 раза — по массе, интересно тем, что обращается по орбите, на которой год длится всего 1,24 земных суток. Плотность TOI-1853b очень высока, около 10 г/см³. Это значит, что находящаяся в «пустыне» планета состоит в основном из тяжелых элементов, что очень необычно для ее размеров.

Плотность и орбита TOI-1853b представляют собой загадку с точки зрения классических теорий образования и эволюции планет. Первооткрыватели предполагают, что высокая плотность может быть результатом столкновений и последующего слияния нескольких плотных тел. По их мнению, эти грандиозные столкновения должны были удалить большую часть первоначальных атмосферы, воды и льдов, оставив образовавшемуся телу твердое и тяжелое вещество.

В подтверждение гипотезы ее авторы ссылаются на теорию образования Луны в результате столкновения Земли с крупным космическим астероидом. Альтернативным объяснением могло бы стать перемещение к звезде изначально плотной планеты, которая ранее находилась на сильно вытянутой орбите.

Ученые рассчитали гигантские удары на суперкомпьютере и нашли, что первичное и богатое водой тело должно было врезаться в другое на скорости 75 км/с. Это на порядок превосходит обычные расчетные скорости. Такие экстремальные удары астрофизики получить не ожидали и прежде никогда не исследовали.

Хотя ученые и считают, что их модель нуждается в уточнении, но делают вывод, что гигантские удары — дело обычное при образовании планет. Они уверены, что и Солнечная система появилась в результате многочисленных столкновений.

Сейчас группа профессора Напониелло продолжает наблюдать за TOI-1853b, чтобы уточнить ее строение и состав, а также найти остаточную атмосферу. Статья под названием «Сверхмассивная планета размером с Нептун» появилась в журнале Nature.