Молоді екзопланети-гіганти не вписалися в теоретичні моделі за швидкістю стиснення
Астрономи в ході досліджень властивостей екзопланет в дуже молодій системі V1298 Тельца визначили, що деякі планети-гіганти здатні стискатися після свого народження набагато швидше, ніж це передбачається теоретично. Вони можуть досягти параметрів, порівнянних з більш старими екзопланетами протягом десятків, а не сотень мільйонів років після свого народження. Стаття опублікована в журналі.
Сучасні теорії еволюції планет пророкують, що молоді планети-гіганти після завершення процесу свого формування починають повільно стискатися, зменшуючись в обсязі і збільшуючи свою середню щільність. Вони досягають своїх остаточних розмірів лише через кілька сотень мільйонів років. Ці теоретичні висновки досі залишаються неперевіреними, оскільки пошук і вивчення дуже молодих екзопланет - надзвичайно складні завдання через потужну активність їхніх батьківських зірок. Лише недавно вчені почали отримувати необхідні дані, що дозволяють накласти первинні обмеження на теоретичні моделі.
Група астрономів на чолі з Алехандро Суаресом Маскареньо (Alejandro Suárez Mascare^ o) з Канарського інституту астрофізики опублікувала результати досліджень двох екзопланет у системі V1298 Тельца (V1298 Tau), отриманих у 2019-2020 роках за допомогою спектрографів HARPS-N, CARMENES, SES І HES.
V1298 Тільця дуже молода - її вік становить всього 20 мільйонів років. Вона складається з зірки спектрального типу К1, з масою 1,17 маси Сонця, і чотирьох екзопланет, які були відкриті телескопом «Кеплер». Орбітальні періоди планет складають від 8 до 140 днів, дві з них розмірами схожі з Нептуном, одна - з Сатурном, а ще одна - з Юпітером.
Вчені за допомогою методу радіальних швидкостей визначили з великою точністю маси екзопланет V1298 Tau b і e, які склали 0,64 і 1,16 маси Юпітера, відповідно. Їх радіуси були оцінені в 0,868 і 0,735 радіуса Юпітера, що при обліку їх орбіт (періоди 24 і 40 днів) і ефективної температури зірки (5050 кельвінів) дозволяє віднести їх до теплих юпітерів. Розрахункові значення об'ємної щільності планет склали 1,2 і 3,6 грама на кубічний сантиметр. Для планет V1298 Tau c і d вдалося отримати верхні межі по масі, які склали 0,24 і 0,31 маси Юпітера, відповідно. Це дає верхні межі для щільностей 3,5 і 2,4 грама на кубічний сантиметр.
Моделі, де утворення планети-гіганта йде шляхом акреції речовини з протопланетного диска на ядро, пророкують, що планети віком 20 мільйонів років будуть перебувати на ранніх стадіях фази стиснення, демонструючи великі радіуси і низьку щільність. Однак екзопланети V1298 Tau b і e погано вписуються в цю картину, так як повинні були досягти своїх поточних параметрів тільки через сотні мільйонів років після свого формування.
Дослідники дійшли висновку, що існують два пояснення, можливо, що деякі планети-гіганти стискаються відносно швидко і встигають досягти параметрів, порівняних з відомим зрілим населенням екзопланет, протягом перших 10-20 мільйонів років свого життя. Альтернативна ідея полягає в сильному (40-80 відсотків за масою) збагаченні екзопланет важкими елементами порівняно з планетами-гігантами Сонячної системи і відомими екзопланетами, відкритими транзитним методом.
Раніше ми розповідали про те, як астрономи підтвердили зіткнення двох екзопланет в молодій системі і як телескоп TESS відкрив дві нових юних екзопланетних системи.