150 масс Земли в металлах: новые экзопланеты заставляют пересмотреть формирование горячих юпитеров вокруг маломассивных звёзд класса K

Международная группа астрономов объявила об обнаружении трёх горячих юпитеров — TOI-2969 b, TOI-2989 b и TOI-5300 b, — обращающихся вокруг звёзд класса K. Это оранжевые карлики, которые меньше и холоднее Солнца (класса G), малая масса, как правило, затрудняет формирование массивных планет-гигантов рядом с ними, что делает открытие особенно неожиданным. Открытие сделано на основе данных космического телескопа TESS и наземных наблюдений с использованием спектрографа CORALIE. Эти планеты-гиганты имеют необычно высокое содержание тяжёлых элементов в недрах, что ставит под вопрос современные теории формирования планетарных систем.

Массы тяжёлых элементов в TOI-2969 b, TOI-2989 b и TOI-5300 b составляют 50, 70 и 30 масс Земли соответственно. У большинства известных горячих юпитеров этот показатель значительно ниже. Масса самих планет варьируется от 0,6 до 3,0 массы Юпитера, а радиусы — от 0,88 до 1,12 радиуса Юпитера. Все три объекта совершают полный оборот вокруг своих звёзд менее чем за 3,2 дня, а их температуры достигают 1001–1186 К. При этом они не демонстрируют радиального расширения — это увеличения размера из-за сильного нагрева звездой, характерное для многих горячих юпитеров. Отсутствие такого эффекта у этих планет указывает на их необычную плотность и состав.

Для подтверждения открытия учёные провели анализ лучевых скоростей (RV), спектральный анализ и исследование энергетического спектра (SED) звёзд. Данные космического телескопа Gaia, содержащие точные параметры миллиардов звёзд и обзора наземного проекта WASP, специализирующегося на поиске экзопланет, помогли определить периоды вращения светил, исключив их влияние на результаты. Также удалось установить, что в системах нет других крупных планет.

Полученные результаты противоречат прогнозам моделей синтеза популяций планет, которые предсказывали крайне низкую вероятность существования массивных гигантов у звёзд малой массы. Исследователи предполагают, что высокая металличность планет (содержание элементов тяжелее гелия) может быть связана с особенностями аккреции материала в ранние этапы формирования систем.

В будущем учёные планируют провести атмосферную спектроскопию, особенно для TOI-2969 b (эта планета имеет наиболее подходящие параметры), чтобы детально изучить состав атмосфер и уточнить механизмы образования. Эти данные помогут пересмотреть существующие теории и лучше понять разнообразие экзопланетных систем.

 Источник: arXiv