Астрономы обнаружили сверхплотную «Суперземлю» с ультра-коротким периодом обращения
Международная группа астрономов обнаружила новую многопланетную систему возле звезды, похожей на Солнце, включая планету с ультракоротким периодом обращения и одной из самых высоких плотностей, когда-либо измеренных. Результаты, опубликованные в Scientific Reports, проливают новый свет на формирование и эволюцию планет в экстремальных условиях.
Недавно обнаруженная система, названная K2-360, расположена примерно в 750 световых годах от Земли. Она состоит из двух планет, вращающихся вокруг звезды, похожей на наше Солнце:
- K2-360 b: Ультра-короткопериодическая «суперземля» (каменистая планета больше Земли, но меньше Нептуна), примерно в 1,6 раза больше Земли, обращающаяся вокруг своей звезды каждые 21 час. С массой в 7,7 раз больше массы Земли, это самая плотная планета такого рода, обнаруженная на сегодняшний день.
- K2-360 c: Более крупная внешняя планета, по крайней мере в 15 раз массивнее Земли, совершающая оборот каждые 9,8 дней. Эта планета не совершает транзита вокруг своей звезды, поэтому ее точный размер неизвестен.
«K2-360 b действительно замечательна — она плотная, как свинец, вмещая почти 8 масс Земли в шар, который лишь немного больше нашей планеты», — говорит Джон Ливингстон, ведущий автор исследования из Астробиологического центра в Токио, Япония. «Это делает ее самой плотной из известных планет среди класса планет с «ультракоротким периодом» обращения [с точными параметрами], которые совершают оборот вокруг своих звезд менее чем за один день».
Открытие стало возможным благодаря миссии Кеплер K2, которая впервые обнаружила внутреннюю планету, проходящую перед своей звездой в 2016 году. Последующие наблюдения с помощью наземных телескопов, включая спектрографы HARPS и HARPS-N, подтвердили природу планеты и выявили наличие внешнего компаньона.
Чрезвычайная плотность K2-360 b позволяет предположить, что это может быть очищенное ядро некогда более крупной планеты, утратившей свои внешние слои из-за интенсивного излучения близлежащей родительской звезды.
Внешняя планета, K2-360 c, тоже представляет интерес. Хотя она не проходит мимо своей звезды, ее гравитационное притяжение к звезде-хозяину позволило исследователям измерить ее минимальную массу. Компьютерное моделирование показывает, что она могла сыграть решающую роль в формировании и развитии системы.
В то время как считается, что многие близкие планеты мигрировали внутрь из-за взаимодействия с их родным газовым диском, K2-360 b, вероятно, пошла по другому пути.
«Наши динамические модели указывают на то, что K2-360 c могла подтолкнуть внутреннюю планету на ее нынешнюю узкую орбиту посредством процесса, называемого миграцией с высоким эксцентриситетом», — говорят ученые.
«Это включает в себя гравитационные взаимодействия, которые сначала делают орбиту внутренней планеты очень эллиптической, прежде чем приливные силы постепенно округляют ее вблизи звезды. С другой стороны, приливная округленность могла быть вызвана наклоном оси вращения планеты».
Анализ предполагает, что K2-360 b имеет богатый железом, каменистый состав, более похожий на земной, чем на меркурианский. Используя модели, основанные на наблюдаемых химических содержаниях звезды-хозяина, исследователи оценивают, что K2-360 b, вероятно, имеет большое железное ядро, составляющее около 48% ее массы. Это ставит ее ближе к «супер-Земле», чем к «супер-Меркурию», несмотря на ее экстремальную плотность.
«Наши модели внутренней структуры указывают на то, что K2-360 b, вероятно, имеет существенное железное ядро, окруженное каменистой мантией», — объясняет соавтор исследования Махеш Херат, из Университета Макгилла. «Ее поверхность может быть покрыта магмой из-за сильного тепла, которое она получает от своей звезды. Понимание таких планет помогает нам узнать, как формируются и развиваются планеты земной группы в разных условиях по всей галактике».
Открытие системы K2-360 дает ценную информацию об архитектуре планетарных систем и процессах, которые их формируют. Планеты с ультракоротким периодом обращения, такие как K2-360 b, относительно редки, и обнаружение одной из них с массивным внешним компаньоном помогает ограничить теории об их формировании.