Данные космического телескопа NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite — спутник для поиска экзопланет методом транзитов) привели к обнаружению двух крайне необычных экзопланет, получивших обозначения TOI-791 b и TOI-791 c. Эти планеты относятся к редкому классу «супер-пухлых» планет — газовых гигантов с аномально низкой плотностью, сопоставимой с плотностью сахарной ваты.
Обе планеты обращаются вокруг звезды TOI-791, похожей на Солнце и находящейся примерно в 1 113 световых годах от Земли. Первичное обнаружение было сделано методом транзитов: TESS фиксирует регулярные падения яркости звезды, когда планета проходит перед её диском. Последующий анализ данных подтвердил наличие сразу двух крупных объектов с необычными физическими характеристиками.
TOI-791 b по размерам сопоставима с Юпитером, однако её масса составляет лишь около 3% массы крупнейшей планеты Солнечной системы. TOI-791 c ещё крупнее Юпитера по диаметру, но её масса достигает лишь 5,9% юпитерианской. Такая комбинация размеров и массы означает экстремально низкую среднюю плотность, которая делает эти объекты одними из самых «разрежённых» планет, известных современной астрономии.
По словам Джона Дженкинса, научного руководителя центра обработки данных миссии TESS в Исследовательском центре NASA имени Эймса, такие объекты стали неожиданностью для теоретических моделей формирования планет. Их существование требует объяснения механизмов, которые позволяют газовым гигантам удерживать огромные атмосферы при столь малой массе.
Орбиты обеих планет также выделяются на фоне большинства известных экзопланет. TOI-791 b совершает полный оборот вокруг звезды за 139 дней, а TOI-791 c — за 232 дня. Такие длинные периоды обращения встречаются значительно реже, поскольку их сложнее зафиксировать наблюдениями, требующими длительного непрерывного мониторинга.
Особенность системы заключается в гравитационном взаимодействии планет. TOI-791 b и TOI-791 c находятся в динамической связке и оказывают заметное влияние на орбитальное движение друг друга. Это проявляется в изменении времени транзитов — небольших отклонениях в моменте прохождения планеты перед звездой. Именно по этим вариациям учёные смогли уточнить массы объектов и подтвердить их крайне низкую плотность.
Редкость системы усиливается тем, что сразу две «супер-пухлые» планеты обнаружены вокруг одной звезды. По словам Джорджа Дрансфилда из Оксфордского университета, такие системы являются ценными лабораториями для изучения эволюции планетарных систем и механизмов миграции газовых гигантов.
Исследователи предполагают, что дальнейшее изучение атмосфер TOI-791 b и TOI-791 c может пролить свет на химический состав и физическую структуру подобных объектов. Также интерес представляют вопросы их формирования, возможного перемещения по системе и влияния гравитационных взаимодействий на их текущие орбиты.
Обнаружение таких экстремально разрежённых планет показывает, что механизмы формирования газовых гигантов могут быть значительно разнообразнее, чем предполагают текущие модели. Системы вроде TOI-791 заставляют пересматривать границы устойчивости планетарных атмосфер и уточнять теории эволюции экзопланетных систем.