Открыта сверхпушистая экзопланета, похожая на сладкую вату, но как она могла образоваться?

Открытие огромной пушистой планеты, вращающейся вокруг далекой звезды в нашей галактике, может оказаться ключом к загадке, как вообще  образуются такие гигантские, но сверхлегкие планеты. Об открытии сообщили в журнале Nature Astronomy.

Новая экзопланета, которая получила название WASP-193b, — вторая самая легкая планета, обнаруженная на сегодняшний день. Первая — похожая на Нептун Kepler 51d. Значительно больший размер новой планеты в сочетании с ее сверхлегкой плотностью делают WASP-193b одним из самых необычных объектов среди более чем 5400 планет, обнаруженных на данный момент.

Пока астрономы не знают, к какому классу отнести эту планету. так как она не подходит ни под одну из существующих ныне теорий формирования небесных тел. Нельзя объяснить, как образовалась эта планета, на основе классических моделей эволюции. Более пристальное изучение ее атмосферы позволит понять эволюционный путь этой планеты.

Новая планета была первоначально обнаружена проектом Wide Angle Search for Planets (WASP), который управляет двумя роботизированными обсерваториями — одной в северном полушарии, а другой в южном. Каждая обсерватория использует массив широкоугольных камер для измерения яркости тысяч отдельных звезд по всему небу.

В обзорах, проведенных в период с 2006 по 2008 гг., а затем с 2011 по 2012 гг., обсерватория WASP-South обнаружила периодические транзиты или провалы в яркости WASP-193 — яркой, близкой, похожей на Солнце звезды, расположенной в 1232 световых годах от Земли. Астрономы определили, что периодические провалы яркости звезды соответствуют планете, вращающейся вокруг звезды и блокирующей ее свет каждые 6,25 дня. Ученые измерили общее количество света, блокируемого планетой при каждом транзите, что дало им оценку гигантского размера этого небесного тела.

Затем астрономы попытались определить массу планеты — показатель, который раскроет ее плотность и, возможно, также позволит изучить ее состав. Чтобы получить оценку массы, астрономы обычно используют лучевую скорость — метод подразумевает, что ученые анализируют спектр звезды или различные длины волн света, когда планета вращается вокруг звезды. Спектр может смещаться определенным образом в зависимости от того, что притягивает звезду, например, вращающаяся планета. Чем массивнее планета и чем ближе она к своей звезде, тем больше может смещаться ее спектр — искажение, которое как раз может дать представление о массе планеты.

Для WASP-193 b астрономы получили от наземных телескопов дополнительные спектры звезды с высоким разрешением и попытались использовать лучевую скорость для расчета массы планеты. Но они продолжали получать «пустые» результаты — именно потому, что, как оказалось, планета была слишком легкой, чтобы притяжение было заметным. 

Обычно большие планеты довольно легко обнаружить, потому что они массивны и притяжение достаточно велико. В этом случае, несмотря на то, что планета большая, ее масса и плотность настолько малы, что ее было очень трудно обнаружить только с помощью метода лучевой скорости. 

В итоге потребовалось четыре года, чтобы собрать данные и показать наличие массового сигнала, но он был очень слабым. Исследователи даже повторили анализ всех данных несколько раз, чтобы убедиться, что это реальная плотность планеты.

Масса находки составляла около 0,14 массы Юпитера. А ее плотность, — около 0,059 г/см3 (для сравнения, плотность Юпитер — около 1,33 г/см3; Земли — 5,51 г/см3). Похоже, материал, наиболее близкий по плотности к новой планете, — это сладкая вата с плотностью около 0,05 г/см3. ТО есть планета словно «пушистая» по своей структуре. 

Исследователи подозревают, что новая планета состоит, в основном, из водорода и гелия, как и большинство других газовых гигантов в галактике. Для WASP-193b эти газы, вероятно, образуют чрезвычайно раздутую атмосферу, которая простирается на десятки тысяч километров дальше, чем атмосфера Юпитера. Как именно планета может раздуваться так сильно, сохраняя сверхсветовую плотность, — это вопрос, на который пока не может ответить ни одна существующая теория формирования планет.

Чтобы получить более полную картину, исследователям нужно узнать такие свойства атмосферы планеты, как ее температура, состав и давление на разных глубинах. Эти характеристики затем можно будет использовать для точного расчета массы.