Ученые открыли планету TOI-1227b. Она представляет собой газовый гигант, находящийся очень близко к своей звезде. Из-за этого излучение последней буквально растворяет этот мир в пространстве.
Планета-младенец, размером с Юпитер
Открытия экзопланет (около 6000, и их количество растет) показали, что Солнечная система не является типичной. В других звездных системах встречаются планеты, совсем не похожие на наши, с орбитами, которых нет в Солнечной системе. Одной из таких является TOI-1227b.
TOI-1227b — это планета, размером примерно с Юпитер, которая имеет около 20 % его массы. Она вращается вокруг карликовой звезды класса M, или красного карлика, находящегося на расстоянии около 330 световых лет. Ее открыли в 2022 году на основе данных, полученных спутником NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
TOI-1227b переживает экзистенциальный кризис. Она вращается очень близко к своей звезде, всего на расстоянии, составляющем примерно 1/5 расстояния от Меркурия до Солнца. Новые исследования показывают, что эта планета еще совсем молодая — ей всего около 8 млн лет. По сравнению с Землей она — младенец в памперсах. Но вместо того, чтобы расти, TOI-1227b постепенно теряет свою массу.
Исследование звезды ТОI-1227
Эта экзопланета является второй самой молодой планетой, которую астрономы когда-либо находили на транзите перед своей звездой. Исследователи провели новые рентгеновские снимки и оптические спектроскопические наблюдения TOI 1227 с целью определения его возраста и влияния высокоэнергетического излучения на экзопланету TOI-1227b.
Звезда, вокруг которой она вращается, TOI-1227, гораздо меньше и тусклее Солнца. Как карлик класса M, она гораздо меньше массы, чем Солнце, и гораздо тусклее в видимом свете. Однако эта тусклость не описывает весь спектр излучения звезды.
М-карлики известны своими экстремальными вспышками, производящими мощное рентгеновское излучение. В отличие от Солнца, М-карлики полностью конвективны. Конвекция происходит во всем внутреннем пространстве звезды, что создает мощные магнитные поля, ответственные за вспышки. В случае TOI-1227 b, несчастный молодой газовый гигант находится прямо в эпицентре этой разрушительной вспышки.
Утрата планетой массы
«Наши модели показывают, что TOI 1227b сейчас быстро теряет массу атмосферы со скоростью около 1012 г/с», — пишут авторы исследования. Это означает, что каждую секунду планета теряет около миллиона тонн своей атмосферы. Астрономы подсчитали, что всего за 1 млрд лет планета потеряет всю свою атмосферу.
Мощные рентгеновские лучи от звезд, таких как TOI-1227, срывают атмосферу экзопланет с помощью нескольких различных, но связанных между собой механизмов.
Механизм утраты планетой атмосферы
Когда рентгеновское излучение попадает на молекулы в атмосфере, оно ионизирует их и нагревает. Это может повысить температуру атмосферы до нескольких тысяч градусов Кельвина, заставляя ее расширяться. По мере расширения атмосферы сила притяжения планеты действует на нее все слабее. В отдельных случаях нагревание бывает настолько сильным, что из атмосферы могут испаряться легкие молекулы — например, молекулярный водород.
Фотодиссоциация также играет свою роль. Рентгеновские лучи обладают достаточной энергией, чтобы расщеплять молекулы воды на атомы водорода и кислорода. Поскольку водород очень легок, он может легко выходить в космос. Кроме того, рентгеновские лучи могут повышать температуру звездного ветра, придавая ему больше энергии и делая его более эффективным в срыве атмосферы.
Исследователи считают, что планета теряет массу, эквивалентную двум земным атмосферам, каждые два столетия. Хотя многие открытия астрономов требуют немало времени, чтобы проявиться, это происходит гораздо быстрее. Большинство явлений в астрономии измеряется в миллионах или миллиардах лет, а не в веках.
Точное измерение массы планеты
Ученые затрудняются сказать, когда планета окончательно растворится в звезде TOI-1227, поскольку многое зависит от понимания массы планеты. В этом случае массу трудно определить точно. Чтобы получить эти цифры команда провела несколько моделирований и остановилась на наиболее вероятных результатах.
Среди известных экзопланет наблюдается разрыв в их размерах: планеты с радиусом от 1,5 до 2 радиусов Земли встречаются особенно редко. Считается, что этот разрыв связан с потерей массы из-за фотоиспарения. Астрономы стремятся исследовать планеты типа TOI-1227b, чтобы лучше понять этот процесс.
«Близкая молодая транзитная экзопланетная система TOI-1227 является важным ориентиром для изучения самых ранних стадий эволюции экзопланет вокруг звезд с малой массой», — отмечают исследователи. Они подчеркивают, что для более глубокого понимания природы системы TOI-1227 необходимы дальнейшие фотометрические и спектроскопические наблюдения, которые помогут точнее определить массу планеты и оценить масштабы потери ее атмосферы.
По материалам phys.org
