Нові спостереження, проведені за допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб» (JWST), розкрили планетарну таємницю, розташовану в 283 світлових роках від нас. Астрономи, що вивчають газовий гігант TOI-5205b, виявили атмосферу, яка суперечить стандартним моделям формування планет: вона характеризується дивовижною відсутністю важких елементів і унікальним хімічним складом.
Планетарний аутсайдер
TOI-5205b – це масивний газовий гігант, майже ідентичний Юпітеру за розміром та масою. Однак його оточення кардинально відрізняється від нашої Сонячної системи. Планета обертається навколо маленької тьмяної червоної зірки (зірки спектрального класу M4) кожні 1,63 дня, що робить її «короткоперіодичною» планетою, що знаходиться в екстремальній близькості до своєї батьківської зірки.
Використовуючи ближній інфрачервоний спектрограф (NIRSpec) телескопа, дослідники проаналізували три окремі проходження (транзиту) планети. Отримані дані виявили хімічний склад, який суперечить існуючим теоріям:
- ** Низька металевість: ** В атмосфері міститься значно менше важких елементів по відношенню до водню, ніж в атмосфері Юпітера.
- Хімічний дисбаланс: Атмосфера помітно багата вуглецем, але бідна киснем.
- Слідові гази: Спостереження також зафіксували присутність метану та сірководню.
Парадокс формування
Існування TOI-5205b кидає серйозний виклик теорії “акреції ядра” – провідної моделі формування планет.
Згідно з традиційними моделями, масивна планета формується, коли тверде ядро виростає до таких розмірів, що здатне стрімко притягати навколишній газ. Однак червоні карлики, подібні до TOI-5205, зазвичай мають менш масивні протопланетні диски з меншою кількістю пилу і газу. З математичної точки зору дуже складно сформувати ядро, досить велике, щоб запустити процес створення гіганта розміром з Юпітер.
«Такі світи важко сформувати шляхом акреції ядра, оскільки мала маса диска… перешкоджає ефективному утворенню потужних планетних ядер», — пояснює доктор Калеб Каньяс із Центру космічних польотів НАСА ім. Годдард.
Чому атмосфера така «порожня»?
Одним із найбільш вражаючих відкриттів є невідповідність між загальним складом планети та її атмосферою. Хоча маса і радіус планети вказують на важке, багате на метали надра, сама атмосфера виявляється напрочуд «легкою» з погляду важких елементів.
Щоб пояснити цю розбіжність, дослідники, включаючи доктора Шубхама Канодію з Carnegie Science, припускають процес внутрішньої міграції:
- Міграція важких елементів: У процесі формування планети важкі елементи, ймовірно, мігрували до центру планети.
- Відсутність перемішування: Надра та атмосфера здаються хімічно ізольованими, що означає, що важкі елементи, укладені в ядрі, не перемішуються із зовнішніми шарами.
Це відкриття дозволяє припустити, що TOI-5205b може бути планетою «екстремального режиму», що є типом світу, який сучасні моделі планетарної еволюції поки що не можуть повністю пояснити.
Висновок
Вивчення TOI-5205b показує, що газові гіганти у червоних карликів можуть мати атмосфери, що разюче відрізняються від атмосфер у нашій Сонячній системі. Ці результати змушують астрономів переосмислити процеси формування масивних планет навколо малих зірок і те, як їхня внутрішня структура еволюціонує з часом.
