Три года назад астрономы из Университета Карнеги при изучении системы красного карлика обнаружили газовый гигант, сопоставимый по размерам с Юпитером. В типичных условиях такое открытие не вызвало бы вопросов, однако экзопланета TOI 5205b оказалась аномально большой: её габариты составляют почти четверть размера самой звезды. При прохождении по диску светила планета перекрывает 7% его света, что делает этот транзит одним из самых значительных среди всех зарегистрированных.
Данное открытие поставило под сомнение фундаментальные модели планетообразования. Считалось, что красный карлик, масса которого составляет лишь 40% от солнечной, физически не способен создать достаточно массивное ядро для формирования полноценного газового гиганта. Именно поэтому в научном сообществе за TOI 5205b закрепилось прозвище «запретная» планета.
Недавние наблюдения, проведённые с помощью телескопа «Джеймс Уэбб», позволили ученым детально изучить состав атмосферы объекта, что принесло новые неожиданные данные.
Загадка химического состава атмосферы
Исследование показало, что содержание тяжелых элементов по отношению к водороду в атмосфере TOI 5205b заметно ниже, чем у газовых гигантов нашей Солнечной системы — Юпитера и Сатурна. Более того, металличность самой планеты оказалась ниже, чем у звезды, вокруг которой она вращается.
«Эти результаты имеют важное значение для нашего понимания процесса формирования гигантских планет, который происходит на ранних этапах жизни звезды», — пояснила ведущий автор исследования Анжали Пьет (Anjali Piette) из Университета Карнеги.
Почему современная теория формирования дает сбой
Согласно общепринятой теории, планеты рождаются в газопылевом диске — остатке материала после коллапса туманности, из которой сформировалась звезда. Со временем в этом диске возникают зоны конденсации, превращающиеся в твердые ядра, которые затем начинают стремительно поглощать газ. Модели требуют, чтобы для запуска этого процесса ядро имело массу порядка десяти земных. В условиях системы красного карлика, подобного TOI 5205, протопланетного материала в диске просто недостаточно для создания столь массивного «зародыша».
Ученые пока не нашли исчерпывающего объяснения этому несоответствию, но данные о низкой металличности дают важную зацепку.
Версия о миграции элементов
«Полученные данные указывают на то, что тяжелые элементы мигрировали внутрь планеты в процессе её формирования, и теперь её ядро и внешние слои атмосферы не перемешиваются. Вероятно, атмосфера объекта аномально богата углеродом при выраженном дефиците кислорода», — уточнил соавтор работы Шубхам Канодия (Shubham Kanodia) из Carnegie Science.
Изучение TOI 5205b остается приоритетной задачей для астрофизиков, так как этот объект продолжает бросать вызов существующим канонам и открывает новые горизонты для проверки гипотез о рождении миров в самых разных уголках Вселенной.
