Ученые обнаружили «мега-Землю» в 23 раза массивнее нашей планеты — чем она удивила?
Исследователи Висконсинского университета в Мэдисоне обнаружили редкий объект, относящийся к так называемым «мега-Землям» — необычно массивным планетам, состоящим преимущественно из твердых пород. Небесное тело, получившее обозначение GJ 523b, примерно в 23 раза массивнее Земли и более чем в 2,5 раза превосходит ее по диаметру. Несмотря на внушительные размеры, планета обладает слабовыраженной атмосферой. Исследование пока не прошло рецензирование, но уже доступно к ознакомлению в открытом архиве arXiv.
GJ 523b нашли по данным космического телескопа TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), который обнаруживает экзопланеты по периодическому снижению яркости звезд во время их прохождения перед светилом. Затем астрономы провели дополнительные наблюдения с помощью 3,5-метрового наземного телескопа WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. С помощью спектрографа ученые измерили, как гравитация планеты влияет на движение ее родительской звезды.
Объединив результаты наблюдений, исследователи установили, что масса GJ 523b примерно в 23,5 раза превышает земную, а ее радиус составляет около 2,55 радиуса Земли. Средняя плотность планеты оценивается примерно в 7,7 грамма на кубический сантиметр. Сама планетная система сравнительно молода — ее возраст составляет около 170 млн лет.
Такое сочетание массы, размера и плотности не вписывается в общепринятые представления о формировании планет. Согласно существующим моделям, сначала из камня и металла формируется планетное ядро, которое, достигнув определенной массы, начинает притягивать водород и гелий из газопылевого диска, окружающего молодую звезду. В Солнечной системе, например, газовые оболочки Юпитера и Сатурна начали формироваться при массе ядер, равной около 20 масс Земли.
«Это совсем не то, чего мы ожидали. Плотные планеты сами по себе не редкость, но обычно это небольшие каменистые объекты, похожие на Землю или Меркурий. А эта планета в два с половиной раза больше Земли», — пояснил соавтор исследования Макс Крофт.
Ученые рассматривают несколько возможных объяснений необычных свойств GJ 523b. По одной из версий, планета когда-то находилась слишком близко к своей звезде, из-за чего лишилась значительной части газовой оболочки.
«Атмосферу в таком случае буквально сдувает. Если планета очень сильно нагревается, она не способна удерживать газовую оболочку», — отметил Крофт.
По другой версии, GJ 523b могла сформироваться после столкновения двух крупных планет. Выделившееся при этом тепло могло привести к выбросу атмосферы и образованию одного крупного плотного каменистого объекта.
«Термин «мега-Земля» используют уже больше десяти лет, однако до сих пор у нас не было планеты, по которой можно было бы конкретно определить, что под ним подразумевается. GJ 523b наконец дает такую возможность. Примечательно и то, что астрономы не могут самостоятельно сформулировать точное определение «мега-Земли»: нам нужны геологи, которые понимают, как железо и горные породы ведут себя при давлениях, недостижимых ни в одной лаборатории на Земле, а также специалисты по атмосферам, способные определить, какая доля измеренных нами параметров вообще приходится на твердые породы», — отметил соавтор Томас Битти.
