Восемь подозрительных гигантских экзопланет привлекли внимание астрономов. Возможно, их «тяжелый вес» является следствием не природных факторов, а ошибок в измерениях.
Астрономы стали сомневаться в наличии так называемых мегаземель — экзопланет с необычайно большой массой, которые, согласно расчетам, должны иметь мощную газовую оболочку. Исследователи предполагают, что некоторые из этих планет на самом деле выглядят тяжелее, чем есть на самом деле: в измерения могут вмешиваться магнитные явления их родительских звезд.
На сегодняшний день мегаземлями называют экзопланеты, похожие на Землю, с массой, превышающей 10 M🜨. Каменистые тела с массой от 4 до 10 M🜨 классифицируются как суперземли. Мегаземли также иногда именуют мини-Нептунами.
Исследование Кейси Бринкмана и Николаса Коуэна «Мегаземли — артефакты звёздной активности» опубликовано на научном сервере arXiv.
Космические тяжеловесы нарушают правила
Ученые полагают, что каменистым планетам нелегко значительно превысить массу в десять Земель. Когда масса зародыша достигает критической величины, он начинает активно притягивать газ из окружающего протопланетного диска. В результате вместо голой каменистой планеты может возникнуть объект с массивной газовой оболочкой.
Тем не менее, астрономы выявили несколько исключений: плотные планеты, которые, согласно расчетам, превышают ожидаемый предел. Если такие миры действительно существуют, их образование потребовало бы необычных сценариев — например, столкновений после исчезновения газового диска или утраты оболочки бывшими гигантскими планетами.
Бринкман и Коуэн решили проверить, не кроется ли разгадка в способе измерения массы. Они выбрали из архива экзопланет NASA объекты с радиусом более четырех земных радиусов, для которых массу определяли методом лучевых скоростей. В результате в выборке осталось 333 планеты после исключения ненадежных оценок.
Звезда колеблется — планета тяжелеет?
Метод лучевых скоростей основывается на том, что планета своим гравитационным полем заставляет родительскую звезду немного колебаться. По этим движениям астрономы вычисляют массу незаметного для наших технологий спутника. Однако, как оказалось, у звезды могут быть свои причины для колебаний.
Пятна и яркие участки на её поверхности вращаются вместе со звездой и изменяют наблюдаемый сигнал. Магнитная активность создает помехи, которые могут быть приняты за влияние планеты. В результате масса планеты оказывается завышенной в расчетах.
Исследователи выделили восемь необычных объектов с массой свыше десяти земных. Четыре из них — WASP-84 c, TOI-1347 b, TOI-2322 c и HD 63433 b — по расчетной плотности соответствуют каменистым мирам. Остальные четыре — GJ 523 b, TOI-815 c, HD 18599 b и GJ 143 b — могут содержать воду и другие тяжелые летучие вещества, но не иметь значительной оболочки из водорода и гелия.
В дальнейшем ученые проанализировали активность звезд, используя излучение ионизированного кальция в их атмосферах, а также данные космического телескопа TESS, которые помогают выявлять изменения яркости из-за вращения звездных пятен.
Результаты оказались однозначными: все восемь звезд проявляли активность. Вероятность того, что все четыре предполагаемые каменистые суперземли случайно оказались рядом с активными звездами, оценена менее чем в 1%. Для всей группы эта вероятность еще ниже.