Космический телескоп TESS обнаружил нового представителя суперпухлых планет, которым стал субсатурн TOI-4507b. Экзопланета оказалась уникальной по ряду свойств — она очень молода, сильно раздута и обращается вокруг своей звезды по почти полярной орбите.
Суперпухлые экзопланеты — не так давно обнаруженный тип экзопланет, чья природа не имеет пока что однозначного объяснения. При размерах, сравнимых с газовыми гигантами, они обладают массой меньше Сатурна или Нептуна, что дает очень низкие значения средней объемной плотности — менее 0,2-0,3 грамма на кубический сантиметр. Предполагается, что такие тела могут возникать из-за расширения планетарной атмосферы под действием излучения родительской звезды или формирования толстой водородно-гелиевой внешней оболочки планеты за счет аккреции вещества, обедненного пылью, из диска за пределами одной астрономической единицы от звезды. Есть и более экзотические гипотезы, например, что подобные объекты могут быть обычными экзопланетами с крупными непрозрачными кольцами.
Группа астрономов во главе с Хуаном Эспинозой-Ретамалем (Juan I. Espinoza-Retamal) из Принстонского университета сообщила об открытии новой суперпухлой экзопланеты. Первоначально транзиты экзопланеты TOI-4507b по звезде были обнаружены в данных наблюдений телескопа TESS, затем открытие подтвердили наблюдения наземного телескопа ASTEP и спектрографов HARPS, FEROS и CORALIE.
TOI-4507 — очень молодая (около 700 миллионов лет) звезда спектрального класса F, расположенная в 578 световых годах от Солнца и обладающая массой 1,11 массы Солнца и радиусом 1,04 радиуса Солнца. Вокруг нее обращается экзопланета с радиусом 8,22 радиуса Земли и массой до тридцати масс Земли, с расчетной объемной плотностью менее 0,3 грамма на кубический сантиметр. Фактически тело похоже по размерам на Юпитер, но в десять раз легче его, что делает экзопланету суперпухлой и относит ее к классу субсатурнов. Расчетная равновесная температура экзопланеты оценивается в 460 кельвин. Орбита TOI-4507b оказалась полярной и наклонена на 89,95 градуса относительно экваториальной плоскости звезды. Она также характеризуется эксцентриситетом 0,05, длиной большой полуоси 0,449 астрономической единицы и периодом почти 105 дней.
По ряду причин TOI-4507b выглядит крайне интересным телом для дальнейшего изучения, в том числе при помощи телескопа «Джеймс Уэбб». Экзопланета обладает одним из самых длинных периодов вращения среди известных, а также оказалась одной из самых молодых экзопланет с полярной орбитой. Пока что неясно, как именно мог сформироваться такой объект на такой орбите. Возможно, TOI-4507b возникла в ходе аккреции газа на ядро в холодной внешней части протопланетного диска, а затем мигрировала на текущую орбиту. Версии распухания атмосферы за счет излучения звезды или наличия колец кажутся менее вероятными. Что же касается сильного наклона орбиты, то он может объясняться изначальным наклоном протопланетного диска или гравитационным взаимодействием TOI-4507b с еще одним невидимым телом планетарного масштаба в системе.
Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.
Автор: Александр Войтюк