Обнаружены газовые гиганты, которые легче сахарной ваты

Астрономы обнаружили две планеты-гиганта с рекордно низкой плотностью. Объекты TOI-791 b и TOI-791 c являются настолько разреженными, что их плотность уступает плотности сахарной ваты. Как сообщается, данные газовые гиганты обращаются вокруг карликовой звезды спектрального класса F7, расположенной в южном созвездии Волана на расстоянии около 1110 световых лет от Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Обе планеты сопоставимы по размеру с Юпитером, однако их плотность чрезвычайно мала: для TOI-791 b этот показатель составляет 0,038 г/куб. см, для TOI-791 c — 0,047 г/куб. см. Для сравнения, средняя плотность Юпитера равна 1,33 г/куб. см, что в 28−35 раз выше. Плотность сахарной ваты обычно составляет около 0,05 г/куб. см, таким образом, обнаруженные планеты являются еще более легкими.

Уточняется, что планеты, вероятно, сформировались из одного протопланетного диска вокруг молодой звезды.

Они находятся в редком гравитационном резонансе 5:3: на каждые пять оборотов внутренней планеты внешняя совершает почти три. Вследствие этого планеты постоянно взаимодействуют, вызывая сдвиги во времени прохождения по диску звезды.

Известно лишь о четырех других системах с несколькими подобными планетами. Данное обстоятельство делает систему TOI-791 уникальной для изучения процессов формирования и эволюции планет.

TOI-791 b и TOI-791 c были впервые идентифицированы как кандидаты в планеты в 2019 и 2023 годах соответственно волонтерами проекта Planet Hunters TESS.

Когда планета проходит перед звездой (транзит), она частично затмевает свет. Глубина транзита позволяет оценить размер планеты. В этой системе ученые также обнаружили небольшие изменения во времени прохождения, вызванные гравитационным притяжением планет друг к другу. Анализ этих сдвигов дал возможность оценить массы и рассчитать их низкую плотность.

Открытие стало возможным благодаря восьми годам наблюдений, включая данные телескопа ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) на станции «Конкордия» в Антарктиде. Антарктическая зима обеспечила месяцы непрерывной темноты, что позволило зафиксировать исключительно длительные транзиты — более 11 часов каждый, за одно наблюдение. Это самые длинные непрерывные транзиты, наблюдавшиеся с Земли.

Ученые продолжают дискуссию о происхождении таких планет. Согласно одной из основных гипотез, они обладают обширными атмосферами, состоящими в основном из водорода и гелия, которые составляют большую часть их массы. Эти газовые оболочки могли сформироваться, когда планеты находились далеко от звезды, в холодных областях протопланетного диска, где газ остывал и накапливался вокруг твердого ядра.

Исследователи намерены провести дополнительные наблюдения для лучшего понимания процесса формирования и исключения некоторых популярных теорий.