Ученые пытаются объяснить, почему красные карлики образуют массивные планеты

За последние годы количество открытых экзопланет (планет за пределами Солнечной системы) значительно возросло. На сегодняшний день подтверждено существование 5799 экзопланет в 4310 звездных системах, и тысячи других кандидатов ожидают своего подтверждения.

Особый интерес у астрономов вызывают звезды М-типа, или красные карлики, которые, как выяснилось, являются благоприятной средой для образования каменистых планет. Вокруг таких звёзд было обнаружено множество газовых гигантов и суперземель (планет, чья масса превышает массу Земли), что особенно привлекло внимание учёных.

Одним из таких объектов является система TOI-6383A. Это холодная карликовая звезда, чья масса составляет менее половины массы Солнца, и которая вращается вокруг ещё более холодного красного карлика TOI-6383B. Недавно международная группа астрономов, работающая над исследованием гигантских экзопланет в системах M-карликов (GEMS), обнаружила планету-гигант, проходящую транзитом перед звездой TOI-6383A. Новая планета получила обозначение TOI-6383Ab.

TOI-6383Ab по своей массе и размерам сопоставима с её звездой-компаньоном, что вызывает у исследователей вопросы о процессах формирования подобных планет в системах красных карликов. Руководила этим исследованием Лия Марта Бернабо, аспирантка Техасского университета в Остине (UTA) и сотрудница Немецкого аэрокосмического центра (DLR). В работе принимали участие астрономы из различных научных центров и институтов, включая Центр обитаемых планетных систем и NASA.

Система TOI-6383 расположена на расстоянии около 560 световых лет от Земли. Главная звезда системы (TOI-6383A) обладает массой в 46% от массы Солнца и температурой поверхности 3444 К (около 3170 °C). Компаньон (TOI-6383B) составляет 20,5% от массы Солнца и имеет температуру поверхности 3121 К (около 2848 °C). Планета TOI-6383Ab, сравнимая с Юпитером по массе и размерам, завершает полный оборот вокруг звезды за 1,79 суток.

Группа GEMS использовала данные спутника NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) для поиска планет, применяя метод транзитной фотометрии, который заключается в наблюдении за изменением яркости звёзд во время прохождения планеты перед ними. Экзопланета TOI-6383Ab была подтверждена с помощью наземных телескопов, используя комбинацию фотометрии и измерений радиальной скорости.

Цель этого исследования — проверка существующих теорий формирования планет, которые делятся на два основных сценария. Первый — модель аккреции ядра, предполагающая образование планет путём накопления материала вокруг массивного ядра. Однако этот сценарий сталкивается с трудностями в случае маломассивных звёзд, поскольку у них недостаточно материала для образования гигантских планет.

Второй сценарий — модель гравитационной нестабильности, согласно которой протозвёздный диск распадается под действием гравитации, образуя сгустки, из которых затем формируются планеты. Открытие гигантской планеты вокруг красного карлика позволит астрономам лучше проверить эти конкурирующие гипотезы.

На данный момент известно всего около 20 массивных экзопланет вокруг красных карликов. Исследователи из проекта GEMS стремятся увеличить это число до 40, что даст возможность провести более точные проверки моделей формирования планет.