Откриха планета „гюле“ с размерите на Юпитер

О ткрита е планета „гюле“ с размерите на Юпитер и с по-голяма плътност от тази на оловото.

Около звезда на 730 светлинни години от нас обикаля планета с размерите на Юпитер и с плътност, която изумява. Астрономите са определили, че планетата, с име TOI-4603b, е с приблизителна маса равняваща се на 13 планети Юпитер.

Това означава, че плътността й е три пъти по-голяма от тази на Земята и девет пъти по-голяма от тази на Юпитер. Новооткритата планета е "сгушена" в звездата си, заради тясната орбита от само 7,25 дни.

Това я поставя в малка, но много важна категория планети, които преобръщат разбиранията ни за планетарното формиране и еволюцията. Това откритие е публикувано в „Астрономически и астрофизични писма“.

„Това е една от най-масивните и плътни планети гиганти познати ни досега“, пише екип астрономи от Лабораторията за физични изследвания в Индия, водени от Аканкша Ханделвал, като допълват: „тя е важно допълнение към популацията на по-малко от пет планети гиганти наблизо, с голяма маса, но и към кафявите планети джуджета, с по-малка маса, които са в същия регион - допълнително изискване, за да се разберат процесите, които ги формират“

Jupiter-Sized 'Cannonball' Planet Discovered With a Density Greater Than Lead https://t.co/90sbx2Sbo1

— ScienceAlert (@ScienceAlert) March 29, 2023

Теоретично, има лимит на масата, която една планета може да има. Това е така, защото над едно критично ниво температурата и натискът оказани върху ядрото са достатъчни, за да възпламенят ядрен синтез – процес на сливане на атоми за създаване на по-тежки елементи.

За звездите минималната маса, при която този процес започва, е маса, равняваща се на 85 планети като Юпитер; в този момент водородните атоми започват да се сливат, образувайки хелий.

Твърди се, че най-високата маса, при която това се случва с планетите е между 10 до 13 Юпитера. Обектите, които са между звезди и планети, се наричат кафяви джуджета. Те нямат достатъчна маса за ядрен синтез, но пък техните ядра могат да сливат деутерий – тежък изотоп на водорода, който не се нуждае от толкова нагряване и налягане.

Прахът и газът, останали след този процес, формират планетите, като това се случва отдолу нагоре - парченца от развалините започват да се слепват, образуват се бучки, които прерастват в планети.

Смята се, че кафявите джуджета се образували като звездите - от струпване на молекулярен облак, който се разпада под действието на гравитацията. Те обикновено са в орбита, доста отдалечена от звездата, около която обикалят - минимум пет астрономически единици, което се равнява на пет пъти разстоянието между Земята и Слънцето.

Астрономите смятат, че те се образуват по подобен начин на звездите, разпадайки се от буца отломки в облак. Съществува забележителна „пустиня“ от кафяви джуджета с близки орбити.

Too fast, too furious? Brown dwarfs are more massive than most planets, but not heavy enough to ignite like stars. These in-betweeners can spin at 200,000+ mph, but Spitzer data from a trio of brown dwarfs may reveal a speed limit before they break apart. https://t.co/XOtmTNAiNg pic.twitter.com/lTC2ykhDqD

— NASA JPL (@NASAJPL) April 7, 2021

TOI-4603b е забелязана за първи път от космическия телескоп TESS за „лов“ на екзопланети на НАСА, който изучава петната в небето, търсейки слаби, редовни спадове в звездната светлина, което показва присъствието на орбитална екзопланета. Данните на TESS предполагат наличието на планета с радиус 1,042 пъти по-голям от този на Юпитер, обикаляща около звездата си за малко повече от седмица.

Екипът продължава да търси радиалната скорост. Това е степента, с която гравитацията на една екзопланета движи звездата-домакин, докато двете тела обикалят около общ център на тежестта. Ако знаете масата на звездата, можете да намерите масата на екзопланетата, като изчислите движенията звездата.

Four years ago today, we launched the TESS space telescope to search for exoplanets. So far, TESS has discovered 205 planets and has identified 5,488 planet candidates! pic.twitter.com/eDCRjxrnA7

— NASA Exoplanets (@NASAExoplanets) April 18, 2022

По този начин учените са получили масата на TOI-4603b, равняваща се на 12,89 пъти масата на Юпитер. Обединявайки това с радиуса на обекта, екипът разбира каква е средната й плътност - 14,1 грама на кубичен сантиметър. Плътността на Земята например, е 5,51 грама на кубичен сантиметър, а тази на Юпитер – 1,33 на кубичен сантиметър. Плътността на оловото е 11,3 грама на кубичен сантиметър.

Това не би било странно за кафявите джуджета, които средно са около 0,83 пъти радиуса на Юпитер: едно кафяво джудже, с радиус 0,87 пъти този на Юпитер, има маса от около 61,6 Юпитера. Те могат да станат много по-плътни от TOI-4603b.

TOI-4603b отговаря на повечето критерии, за да бъде класифицирана като екзопланета, затова и Ханделвал и екипът й са я нарекли така. Но е точно на прага на границата на масата, специфична за кафявите джуджета, което означава, че може да се окаже важна планета за разбирането на това как се формират кафявите джуджета и гигантските планети и как се развива връзката им със звездите.

Екзопланетата има орбита, която е значително овална, което предполага, че тя все още се намества в нея. Звездата й има спътник - кафяво джудже, обикалящо на около 1,8 астрономически единици, което може да е взаимодействало гравитационно с TOI-4603b. Тези улики предполагат, че екзопланетата приближава или мигрира до звездата от по-далечна първоначална позиция.

Подобен обект е планетата HATS-70b, с 12,9 пъти по-голяма маса от Юпитер, с 1,384 пъти по-голям радиус от неговия, с по-малка плътност от TOI-4603b, но с приблизително същата отдалеченост от своята звезда и също показва признаци на миграция.

Astronomers Find Jupiter-Sized Cannonball Planet 3 Times Denser Than Earth: Astronomers discovered a massive exoplanet three times denser than Earth and nine times that of Jupiter. https://t.co/cfWy8ai9Mj pic.twitter.com/7aMcH5ila4

— Webster & Webster (@websterNwebster) March 29, 2023

„Откриването на подобни системи“, пишат учените, „ни предлагат ценни сведения за механизмите, които управляват масивните планети и ще ни помогнат в разбирането на тяхното образуване и миграция."