Обнаружение экзопланет с крайне низкой плотностью само по себе является редким научным событием. Однако находка сразу двух подобных объектов, находящихся в гравитационном взаимодействии, стала для экспертов NASA полной неожиданностью. Подобная конфигурация бросает вызов существующим теориям формирования планетных систем и открывает уникальные возможности для изучения их эволюции.
Традиционно считается, что планеты-гиганты определяют облик всей системы: они распределяют орбиты, влияют на миграцию тел и выбрасывают излишки вещества. Обнаружение газовых гигантов, чья плотность сопоставима с сахарной ватой или хлопком, серьезно усложнило научные модели. На текущий момент известно не более 40 подобных объектов, и два новых претендента установили очередной рекорд легкости.
Речь идет об экзопланетах TOI-791 b и TOI-791 c, вращающихся вокруг звезды TOI-791. Светило относится к спектральному классу F7, напоминает наше Солнце и находится на удалении около 1110–1113 световых лет в созвездии Летучей Рыбы. Хотя по своим физическим габаритам планеты сопоставимы с Юпитером, их масса оказалась несоразмерно мала.
Открытие было совершено транзитным методом с помощью обсерватории NASA TESS, фиксировавшей периодические изменения яркости звезды. Моделирование данных показало, что при размере, почти равном Юпитеру, масса TOI-791 b составляет лишь около 9,5 земных масс (3% от массы Юпитера). Вторая планета, TOI-791 c, превосходит Юпитер в диаметре, но обладает массой лишь в 18,7 масс Земли (около 5,9% от юпитерианской). Таким образом, средняя плотность составила 0,038 г/см³ для первой планеты и 0,047 г/см³ для второй — это в десятки раз меньше плотности нашего газового гиганта.
Система выделяется не только легкостью планет, но и их орбитальной архитектурой. Периоды обращения составляют 139 и 232 дня соответственно. Для подтверждения транзитов столь удаленных объектов потребовалось накопить данные за семь лет наблюдений TESS (1122 дня). Весомый вклад внесли наземные инструменты, в частности, антарктический телескоп ASTEP на станции Конкордия. Благодаря полярной ночи исследователи смогли зафиксировать транзиты, длящиеся более 11 часов, без перерывов.
Точные значения массы удалось получить благодаря анализу взаимного гравитационного влияния планет. Гравитационные возмущения вызывают микроскопические сдвиги во времени прохождения планет по диску звезды, что и позволило подтвердить их аномально низкую плотность. Ученые выдвигают гипотезу, что «пухлость» этих объектов обусловлена массивными водородно-гелиевыми оболочками, накопленными в холодных зонах протопланетного диска, однако для окончательных выводов потребуются дополнительные наблюдения, в том числе с помощью телескопа «Джеймс Уэбб».
