Астрономы обнаружили гигантскую каменистую «мега-Землю», в 23 раза больше Земли

Фото из открытых источников

Астрономы обнаружили необычайно массивную и плотную экзопланету, которая ставит под сомнение общепринятые представления о том, как формируются каменистые планеты. Результаты исследования были отправлены в журнал The Astronomical Journal и в настоящее время доступны на сервере препринтов arXiv, но еще не прошли рецензирование.

Экзопланета, получившая название GJ 523b, примерно в 2,5 раза шире Земли, но при этом вмещает в себя примерно в 23 раза больше массы нашей планеты, при этом оставаясь относительно компактной. Миры таких размеров и плотности иногда называют «мега-Землями» — неофициальный термин для необычайно массивных, преимущественно каменистых планет. Высокая плотность GJ 523b предполагает, что она содержит относительно мало атмосферы, несмотря на то, что, по мнению астрономов, на ней должна была образоваться значительная газовая оболочка, говорится в заявлении Университета Висконсина в Мэдисоне.

«Это совсем не то, чего мы ожидали», — заявил в своем заявлении Макс Крофт, ведущий автор исследования. «Планеты с высокой плотностью, подобные этой, не редкость, но обычно это небольшие каменистые планеты, похожие на Землю или Меркурий. Эта планета в два с половиной раза больше Земли».

Объект GJ 523b был первоначально идентифицирован как кандидат с помощью спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), который ищет периодические провалы звездного света, возникающие при прохождении планет через свои звезды. Затем исследователи провели наблюдения с помощью наземного 3,5-метрового телескопа WIYN в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, используя спектрограф для измерения гравитационного притяжения планеты к своей звезде.

Объединив эти наблюдения, команда подсчитала, что масса GJ 523b примерно в 23,5 раза превышает массу Земли, радиус в 2,55 раза больше, а плотность составляет около 126,82 грамма на кубический дюйм. Она совершает оборот вокруг своей звезды каждые 17,75 дня. Планетарная система также относительно молода, по оценкам исследования, ей около 170 миллионов лет.

Такое сочетание размера, массы и молодости представляет собой загадку для моделей формирования планет. Планеты начинают формировать ядра из камня и металла, которые затем могут втягивать водород и гелий из диска газа и пыли, окружающего молодую звезду. Считается, что в нашей Солнечной системе гигантские планеты, такие как Юпитер и Сатурн, начали быстро накапливать свои массивные газовые оболочки, как только их растущие ядра достигли массы примерно в 20 раз превышающей массу Земли.

Масса GJ 523b уже примерно в 23 раза превышает массу Земли, что ставит её выше этого порога. Однако вместо того, чтобы превратиться в богатый газом мир, её необычно высокая плотность указывает на относительно небольшое количество газа, и она остаётся преимущественно каменистой — что поднимает вопрос о причинах столь иного пути её развития.

«Вопрос в том, почему эта планета не сделала этого, если она в 20 раз больше Земли?» — говорится в заявлении Крофта.

Согласно заявлению, одна из версий заключается в том, что GJ 523b изначально образовалась с плотной атмосферой, которая впоследствии была разрушена. Другая версия состоит в том, что она образовалась в результате столкновения двух планет, создав более крупный каменистый мир и выбросив большую часть его газовых оболочек в космос.

Астрономы используют термин «мега-Земля» уже более десяти лет для описания исключительно массивных каменистых миров, хотя он никогда не представлял собой официально установленный класс экзопланет. Обнаружение большего количества примеров, подобных GJ 523b, могло бы помочь выяснить, являются ли эти необычные миры редкими исключениями или частью более широкой популяции.

«Трудно делать выводы о формировании планет в целом, основываясь на выборке всего в одну планету», — сказал Крофт в своем заявлении. «Мы не сможем изучить 10 000 таких планет с повышенной плотностью, но если мы сможем изучить 20 или 30, возможно, выявятся какие-то закономерности».