Экстремально плотный мини-нептун TOI-1853 b
Категория: ЭкзопланетыПредставлена планета с радиусом 3.45 радиусов Земли и средней плотностью 9.8 г/куб.см.
Владислава Ананьева
Планеты гораздо разнообразнее по своим свойствам, чем звезды. Если большинство основных свойств звезд определяется только их массой (во всяком случае, это верно для звезд главной последовательности), то планеты различаются еще и химическим составом. Массы планет одного радиуса могут различаться в несколько (а то и в несколько десятков) раз.
6 сентября 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная измерению массы горячего мини-нептуна TOI-1853 b. Планета была обнаружена TESS на 23 и 50 секторах и подтверждена методом лучевых скоростей с помощью спектрографа HARPS-N. Измеренная масса планеты оказалась на порядок больше ожидаемой – ее средняя плотность оказалась больше плотности железа!
TOI-1853 – оранжевый карлик спектрального класса K2.5 V, удаленный от нас на 166.8 ± 0.9 пк. Его масса оценивается в 0.84 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 0.808 ± 0.009 солнечных радиусов, светимость составляет 37% от солнечной. Звезда отличается зрелым возрастом в 7.0 ± 4.6 млрд. лет.
При радиусе 3.45 ± 0.14 радиусов Земли масса планеты TOI-1853 b достигает 73.5 ± 4.2 масс Земли! Этот сверхплотный мини-нептун вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (эксцентриситет не превышает 0.03) на среднем расстоянии 0.021 ± 0.001 а.е. и делает один оборот за 1.24363 суток. Средняя плотность планеты достигает 9.8 +1.9/-1.5 г/куб.см, эффективная температура – 1478 ± 35 К.
- Планета TOI-1853 b (показана оранжевым кружком с черной обводкой) на диаграммах «Масса – Радиус» (вверху слева), «Орбитальный период – Масса» (вверху справа), «Масса – Средняя плотность» (внизу слева) и «Радиус – Средняя плотность» (внизу справа) на фоне других транзитных экзопланет с измеренной массой. Цвет планет отражает их эффективную температуру. Синие линии на левом верхнем графике показывают модельные соотношения масса-радиус для планет, наполовину состоящих из силикатов и наполовину из воды (сплошная), и силикатных планет, окруженных водородной атмосферой массой 1% полной массы планеты (пунктирная).
То, что средняя плотность TOI-1853 b превышает плотность железа, не означает, конечно, что она состоит из тяжелых металлов. Колоссальное давление в недрах таких массивных планет эффективно уплотняет вещество. По расчетам, TOI-1853 b может состоять наполовину из силикатов и наполовину из воды и быть окруженной атмосферой из водяного пара, а может представлять из себя сухое железокаменное ядро, окруженное водородно-гелиевой атмосферой массой 1% полной массы планеты.
По расчетам авторов, достаточно наблюдения трех транзитов TOI-1853 b с помощью инструмента NIRISS на борту JWST, чтобы отличить атмосферу из водяного пара от протяженной водородной атмосферы, и, таким образом, оценить химический состав этой необычной планеты.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2309.01464.pdf