410
Уявіть собі планету розміром з Юпітер, яка за «щільністю» більше схожа не на камінь чи газовий гігант, а на клубок цукрової вати. Саме такі два світи навколо зорі TOI-791 описує матеріал на Universe Today: вони настільки легкі, що грам за грамом виходять легшими за солодку вату з атракціонів.
Що відомо коротко
- Виявлено дві екзопланети TOI-791 b і TOI-791 c розміром приблизно з Юпітер.
- Їхня середня густина близько 0,04 г/см³, що приблизно у 30 разів менше, ніж у Юпітера.
- Обидві планети належать до рідкісного класу так званих «суперпуфів» — надзвичайно «пухких» світів.
- Планети обертаються навколо зорі, схожої на Сонце, на відстані близько 1110 світлових років у сузір’ї Летючої Риби (Volans).
- Їхні орбіти перебувають у резонансі 5:3, що дозволило «зважити» планети за тонкими зсувами часу їхніх транзитів.
Як може існувати планета легша за цукрову вату
Ми звикли думати про планети як про щось важке: кам’яні кулі на кшталт Землі або щільні газові гіганти, як Юпітер. Але TOI-791 b і TOI-791 c ламають це уявлення. Вони мають приблизно юпітеріанський діаметр, проте їхня маса настільки мала, що середня густина виходить меншою, ніж у збитої солодкої піни.
Для порівняння: густина Юпітера — близько 1,33 г/см³. У цих двох світів — лише приблизно 0,04 г/см³. Це означає, що якби ви могли взяти кубічний сантиметр речовини з такої планети, він важив би у десятки разів менше, ніж такий самий об’єм води, і навіть менше, ніж шматочок цукрової вати.
Найкраща аналогія — це «планети-хмари». Вони виглядають як повноцінні гіганти, але всередині настільки розріджені, що радше нагадують величезні кулі з надлегкого газу, ніж звичні нам світи.
Гравітаційний танець двох «пухких» гігантів
Ще одна дивина в тому, що ці надлегкі світи — «рідні брати». Вони народилися з одного й того ж протопланетного диска газу й пилу навколо молодої зорі, а тепер рухаються в тонко налаштованому гравітаційному танці.
Внутрішня планета робить п’ять обертів навколо зорі майже за той самий час, за який зовнішня встигає зробити три. Такий акуратний зв’язок називають орбітальним резонансом 5:3. Під час цього танцю кожна планета трохи смикає іншу своєю гравітацією, змінюючи точний час, коли та проходить перед диском зорі.
Саме ці крихітні «запізнення» й «поспіхи» і видали їхню справжню масу. Спершу добровольці проєкту Planet Hunters помітили періодичні затемнення зорі в даних космічного телескопа TESS — так визначили розміри планет. А щоб дізнатися їхню масу, астрономи проаналізували, як планети взаємно тягнуть одна одну, змінюючи час транзитів. Поєднавши розмір і масу, дослідники отримали вражаюче малі значення густини.
Антарктична ніч як ідеальна обсерваторія
Є ще одна деталь, яка робить це відкриття особливим: щоб зафіксувати транзити цих планет повністю, потрібні були дуже довгі безперервні спостереження. Оскільки TOI-791 b і TOI-791 c обертаються досить далеко від своєї зорі, кожен їхній прохід перед диском триває понад 11 годин.
Більшість наземних обсерваторій не можуть стежити за таким транзитом від початку до кінця — ніч надто коротка, а світанок усе псує. Тому команда звернулася до телескопа на станції Конкордія в Антарктиді. Там узимку панує багатомісячна полярна ніч, і Сонце не піднімається над горизонтом.
Завдяки цій «вічній ночі» астрономи змогли відстежити повні 11-годинні транзити без перерви — це одні з найдовших повністю зафіксованих із Землі проходів екзопланет перед своєю зорею.
Звідки беруться такі «суперпуфи»
Як планета може стати настільки невагомою за мірками астрономії, поки що остаточно не ясно. Провідна ідея полягає в тому, що TOI-791 b і TOI-791 c мають невеликі тверді ядра, але оточені гігантськими оболонками з водню та гелію.
У ранній історії своєї планетної системи ці світи, ймовірно, формувалися у холодних зовнішніх областях, де газ міг легко охолоджуватися й накопичуватися навколо зародкових ядер. У результаті вони «обросли» величезними, дуже розрідженими атмосферами, які й роблять їх такими пухкими.
Щоб перевірити цю гіпотезу, команда планує спостерігати планети за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба. Аналізуючи спектр їхніх атмосфер, астрономи зможуть «понюхати» повітря цих світів — виявити хімічні відбитки, які підкажуть, як саме вони народилися й еволюціонували.
Цікаві факти
Планети TOI-791 b і TOI-791 c належать до найлегших за густиною світів, відомих на сьогодні.
Повні 11-годинні транзити цих планет вдалося зафіксувати завдяки безперервній полярній ночі в Антарктиді.
Їхня густина нижча, ніж у цукрової вати, тож їх можна уявити як гігантські, майже порожні всередині кулі з газу.
FAQ
Ці планети справді настільки легкі, чи це лише попередні оцінки?
Густина TOI-791 b і TOI-791 c розрахована з поєднання виміряних розмірів і мас, отриманих із точного аналізу транзитів і гравітаційної взаємодії планет. Це вже не просто припущення, але й не остаточна істина: майбутні спостереження, зокрема телескопом Джеймса Вебба, можуть уточнити ці значення.
Чому астрономи не знаходять такі «суперпуфи» частіше?
Такі світи, схоже, є рідкісними в природі, а до того ж їх непросто виявити й точно охарактеризувати. Потрібні дуже чутливі інструменти, довгі безперервні спостереження та сприятлива геометрія орбіти, щоб планета регулярно проходила перед своєю зорею й давала достатньо даних для аналізу.
Чи можуть подібні надлегкі планети мати супутники або кільця?
У наявних даних немає згадки про супутники чи кільця в TOI-791 b і TOI-791 c. Теоретично такі структури можливі, але їхнє існування й стабільність у настільки розріджених гравітаційних умовах — окреме відкрите питання, яке потребує подальших досліджень.
Чим спостереження цих планет може допомогти астрономії загалом?
Вивчення «суперпуфів» перевіряє наші теорії формування планетних систем. Якщо ми зрозуміємо, як утворюються настільки пухкі світи, це допоможе краще пояснити різноманіття екзопланет, які вже відкриті, і точніше передбачати, які типи планет можуть існувати навколо інших зір.
Світ, легший за цукрову вату, але розміром із Юпітер, змушує переосмислити саме поняття «планети» — від кам’яних куль до гігантських газових хмар, космос виявляється набагато винахідливішим, ніж підказує наша
???????: Universe Today
Дві планети виявилися легшими за цукрову вату з’явилася спочатку на Цікавості.
