Экзопланета WASP-107b бросает вызов моделям образования газовых гигантов

WASP-107b уже была одной из самых странных из когда-либо обнаруженных экзопланет с невероятно низкой массой для своего размера, придававшей ей плотность сахарной ваты. При ближайшем рассмотрении астрономы обнаружили, что ее плотность даже ниже, чем считалось ранее, что противоречит нашему нынешнему пониманию того, как образуются газовые гиганты.

Обнаруженный в 2017 году, WASP-107b находится на расстоянии 212 световых лет от нас в созвездии Девы. Он вращается очень близко к своей звезде-хозяину, совершая полный оборот каждые 5,7 дней. Он примерно такой же большой, как Юпитер, но имеет только одну десятую его массы, что делает его одной из планет с наименьшей плотностью.

В новом исследовании астрономы более внимательно изучили WASP-107b и обнаружили, что эта экзопланета еще более странная, чем мы думали. Ученые провели анализ ее наиболее вероятной внутренней структуры и обнаружили, что твердое ядро ​​планеты должно иметь массу не более четырех земных.

Это может показаться большим, но для сравнения, по оценкам, ядро ​​Юпитера в 25 раз превышает массу Земли. Ученые подсчитали, что подавляющая часть массы WASP-107b — более 85 процентов — содержится в его газообразной атмосфере, что намного больше, чем обычно. Например, атмосфера Нептуна составляет только до 15 процентов его массы.

Странность может показаться не более чем игрой в числа, но на самом деле она имеет довольно серьезные последствия. Наши текущие модели формирования планет газовых гигантов предполагают, что они должны начинаться с твердого ядра массой не менее 10 масс Земли, которое притягивает газ из протопланетного диска, окружающего молодые звезды.

«У нас было много вопросов о WASP-107b, — говорит Кэролайн Пиауле, ведущий автор исследования. — Как могла сформироваться планета с такой низкой плотностью? И как она удерживала свой огромный слой газа, особенно учитывая близость планеты к своей звезде? Это побудило нас провести тщательный анализ, чтобы определить историю ее формирования».

Находка предполагает, что газовые гиганты образуются легче, чем считалось ранее, но у астрономов есть несколько гипотез о том, как именно возник этот гигант.

«Для WASP-107b наиболее правдоподобным сценарием является то, что планета сформировалась далеко от звезды, где газ в диске достаточно холодный, чтобы газовая аккреция могла происходить очень быстро», — говорит Эва Ли, автор исследования. «Позже планета смогла переместиться в свое текущее положение либо посредством взаимодействия с диском, либо с другими планетами в системе».

И ученые, возможно, нашли доказательства в поддержку последней части этой идеи. Их наблюдения выявили ранее неизвестную планету в системе, которая теперь называется WASP-107c. Он намного массивнее своего собрата из сахарной ваты, в нем содержится около трети массы Юпитера, и он обращается вокруг звезды раз в три (земных) года.

«WASP-107c в некоторых отношениях сохранил память о том, что происходило в его системе», — говорит Кэролайн Пиауле. «Его большой эксцентриситет намекает на довольно хаотическое прошлое, со взаимодействиями между планетами, которые могли привести к значительным смещениям, таким как предполагаемое для WASP-107b».

Система WASP-107, несомненно, станет предметом будущих наблюдений, и ученые говорят, что предстоящий космический телескоп Джеймс Уэбб, запуск которого запланирован на октябрь этого года, может помочь пролить свет на нее.

Исследование было опубликовано в Astronomical Journal.