Рыхлый гигант TOI-1883 b: обнаружен сверхнептун с плотностью ниже воды в системе красного карлика

Группа астрономов под руководством Изуру Фукуды из Токийского университета в Японии с помощью телескопа Subaru провела дополнительные наблюдения экзопланеты TOI-1883 b. Выяснилось, что этот объект представляет собой сверхнептун очень низкой плотности. Результаты исследования были опубликованы на сервере препринтов arXiv.

Недавно открытая экзопланета TOI-1883 b, вращающаяся вокруг звезды TOI-1883 (также известной как TIC 348755728), привлекла внимание ученых своими необычными характеристиками. Звезда-хозяин относится к типу M-карликов (красный карлик) и находится на расстоянии примерно 383 световых лет от Земли. Она примерно вдвое меньше Солнца как по размеру, так и по массе.

Сама планета была обнаружена в 2024 году: она совершает полный оборот вокруг своей звезды всего за 4,5 дня. При этом ее радиус более чем в пять раз превышает земной, однако масса долгое время оставалась неизвестной.

Чтобы восполнить этот пробел, команда астрономов во главе с Изуру Фукудой провела повторное исследование системы. Для этого использовались два мощных инструмента на телескопе Subaru: инфракрасный доплеровский прибор (IRD) для измерения лучевых скоростей, а также камера MuSCAT, позволяющая одновременно наблюдать транзиты планеты в нескольких цветовых диапазонах. Дополнительно ученые искали возможные вариации времени транзита, которые могли бы указать на гравитационное влияние гипотетической внешней планеты.

В итоге удалось установить, что масса TOI-1883 b составляет приблизительно 13,7 массы Земли. В сочетании с радиусом 5,65 радиуса Земли это дает среднюю плотность всего 0,4 грамма на кубический сантиметр.

Для сравнения, плотность воды — 1 г/см³, то есть эта планета значительно менее плотная, чем вода. Такие параметры позволили классифицировать TOI-1883 b как сверхнептун. Более того, среди всех сверхнептунов, обращающихся вокруг карликовых звезд спектрального класса M, этот объект обладает самой низкой плотностью, что делает его чрезвычайно раздутой, «рыхлой» планетой (англ. puffy planet).

Интересно, что TOI-1883 b попадает в так называемую нептунианскую пустыню — область параметров, где редко встречаются планеты с короткими периодами обращения (менее 10 дней) и радиусами между суперземлями и субъюпитерианскими мирами. Внутри этой пустыни выделяется подкласс «хребет» с периодами 3,2–5,7 дней, и TOI-1883 b находится именно там.

Ученые предложили сценарий эволюции этой планеты. По их мнению, TOI-1883 b могла мигрировать внутрь системы под действием процессов в протопланетном диске. Затем под влиянием жесткого ультрафиолетового излучения звезды она потеряла часть своей атмосферы из-за фотоиспарения.

При этом металличность звезды-хозяина оценена как сверхсолнечная (0,32), что, вероятно, препятствовало неконтролируемой аккреции газа и не позволило планете стать полноценным газовым гигантом во время миграции. Для подтверждения этой гипотезы потребуются дальнейшие измерения атмосферы и еще более точные данные по лучевым скоростям.

Таким образом, TOI-1883 b представляет собой уникальный объект — сверхнептун крайне низкой плотности, расположенный в нептунианской пустыне. Его свойства указывают на сложную эволюционную историю, включающую миграцию внутрь системы и последующую потерю атмосферы под действием звездного излучения. Это открытие помогает лучше понять, как формируются и изменяются планеты с короткими периодами обращения вокруг холодных карликовых звезд.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях