Улетевший дальше "Вояджера" телескоп TESS встревожил учёных неожиданными данными

В октябре 2022 года учёные опубликовали данные об одной из самых плотных экзопланет, когда-либо открытых человечеством. Речь идёт о горячей суперземле TOI-1075 b, локализованной возле красно-оранжевого карлика TOI-1075, расположенного близко к Солнцу.

Изначально эту суперземлю обнаружили с помощью космического телескопа TESS, после чего уточнили некоторые данные с помощью наземных телескопов. В работе TESS был использован транзитный метод, использующий изменение блеска планет в момент их прохождения возле более крупного объекта.

По заявлению астрофизика Массачусетского технологического института Захры Эссака, TOI-1075 b поможет разобраться в ранней эволюции скалистых планет на этапе, когда на них плескался магматический океан. Новые данные также незаменимы при изучении процессов формирования первичной атмосферы. Чтобы стало немного более понятно, следует разобраться в том, что такое суперземли и что такое экзопланеты.

С экзопланетами всё просто. Это любые планеты за пределами Солнечной системы. По состоянию на 20 ноября 2022 года подтверждено существование 5278 экзопланет в 3896 планетных системах. Ближайшая к Земле экзопланета — Проксима Центавра b. Основные охотники за экзопланетами — телескопы Kepler, "Джеймс Уэбб" и TESS.

Суперземли — разновидность экзопланет. Так называют планеты, масса которых выше массы Земли, но меньше массы Нептуна. Первую экзопланету типа "суперземля" обнаружили в 2005 году.

До сих пор неясно, почему такой объект, как суперземля, типичный для многих планетарных систем, отсутствует в Солнечной системе. Учёные предполагают, что возможные суперземли поглотило Солнце во время миграции Юпитера, а из их остатков сформировались более мелкие планеты земной группы — Меркурий, Венера, Земля, Марс.

Получается, что горячая суперземля, однозначно непригодная для жизни, может пролить свет в том числе на то, почему Солнечная система стала такой, какая она есть. Многие учёные не раз отмечали, что наша планетарная система нетипична и во многом аномальна. Но, чтобы внести в вопрос конкретику, нужно подробно изучить внегалактическую аномалию. И она начинается с того, что TOI-1075 b — некое исключение из правил.

Открытая этой осенью экзопланета TOI-1075 b — это суперземля горячего типа. Радиусы таких экзопланет равняются 1–1,2 радиуса Земли. Полный оборот вокруг своей орбиты такие планеты совершают меньше чем за десять дней. Температура поверхности горячих суперземель — плюс 800 °C. Для сравнения: температура поверхности Земли: от минус 89,2 до плюс 56,7 °C. То есть она горячее самого максимума Земли почти в 10,5 раза. Такая температура объясняется тем, что TOI-1075 b расположена слишком близко к своей звезде TOI-1075.

Теперь нужно поговорить о радиусах. Если выстраивать иерархию по радиусам планет и принять за ориентир радиус Земли, то получится, что есть суперземли — 1,2 радиуса Земли, мининептуны — 2–3 радиуса Земли, дальше идут газовые гиганты, где радиус в четыре раза и более больше земного. И с недавних пор учёные уделяют внимание такому феномену, как "разрыв Фултона", согласно которому планеты с радиусом в промежутке 1,5–2 радиуса Земли крайне редки и составляют самую малую часть от экзопланет. Радиусы 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 и 2 крайне редки.

Считается, что планеты переживают "разрывы Фултона" из-за сильнейшей гравитации звёзд: они либо эволюционируют до мининептунов, либо "высыхают" до планет земного типа. Это говорит о том, что это не статические объекты и они способны с течением времени сильно меняться. Но изменится ли TOI-1075 b и если да, то за какой период?

В этой истории больше предположений, чем подтверждённых фактов. И как раз суперземля TOI-1075 b, которую относят к земному типу, попадает в "разрыв Фултона". То есть она представляет собой что-то среднее между землей и мининептуном.

При этом новая суперземля совсем не вписывается в имеющуюся модель. По идее, она должна иметь плотную атмосферу, но из-за плотной структуры и тесной орбиты, а также близости к своей звезде это маловероятно. Это наталкивает на необходимость более плотно заняться изучением атмосферы этой суперземли и суперземель в принципе.

Не исключено, что TOI-1075 b очень бурно развивается, что может сопровождаться интенсивным выбросом в космос планетарного вещества. Это неизбежно оказывает влияние на звёздную систему и порождает ряд новых, ранее не изучавшихся процессов.

Что касается структуры этой экзопланеты, то она относится к скальному типу, но на раннем этапе формирования. По предварительным данным, TOI-1075 b на 35% состоит из железа и на 65% из силикатов, что соответствует полностью дифференцированной планете с железным ядром и мантией. Меркурий, Венера, Земля и Марс были образованы именно из силикатов. При этом та же Земля выпадает из этого ряда за счёт того, что на её поверхности есть жидкая часть.

Отчасти суперземля TOI-1075 b напоминает Землю, какой она была 4–4,5 млрд лет назад, когда она была раскалена до предела и на ней образовалась мантия. Но некоторые её особенности могут говорить о том, что прямо сейчас в планетарном масштабе происходит нечто уникальное, с одной стороны сопоставимое с ранними этапами эволюции, с другой — идущее по своему пути развития. Возможно, в Солнечной системе была похожая планета, но её поглотило Солнце.

Немного упрощает задачу тот факт, что на предварительном этапе суперземля TOI-1075 b очень хорошо изучена, и все её основные характеристики лежат как на ладони. Это делает её идеальным кандидатом для исследования теорий образования и эволюции планет. Следующий вопрос, на который предстоит ответить учёным, — что всё-таки происходит с атмосферой горячей суперземли. Параллельно астрофизики будут изучать тектонические процессы на TOI-1075 b: с одной стороны, они могут быть идентичны земным, с другой, — повышенная плотность может указывать на что-то новое.