Объект, сопоставимый по диаметру с Юпитером, имеет массу примерно в тридцать раз меньше газового гиганта Солнечной системы и почти в полтораста раз меньше Земли. Значение ниже плотности сахарной ваты (~0,05 г/см³) — не метафора, а измеренная величина.
Система TOI-791
Звезда-хозяин — карлик спектрального класса F7, удалённый на 1110 световых лет в направлении созвездия Волана. Вокруг неё обращаются TOI-791 b (плотность 0,038 г/см³) и TOI-791 c (0,047 г/см³). Оба тела — газовые гиганты с радиусом порядка юпитерианского, но с аномально малой средней плотностью. Кубометр вещества TOI-791 b весит 38 граммов — меньше средней книги.
Планеты считаются «родственными»: по версии исследователей, они с высокой вероятностью сформировались из одного протопланетного облака. Различие плотностей (~20%) объясняется либо разницей масс каменных ядер, либо неодинаковой степенью сжатия оболочки на стадии аккреции.
Физика рыхлой оболочки
Рабочая гипотеза: оба тела образовались далеко от звезды, в холодных окраинах протопланетного диска. При низких температурах газ остывал быстрее, чем сжимался, и конденсировался вокруг каменного ядра в рыхлые оболочки из водорода и гелия без существенного нагрева. Следствие — протяжённая оболочка при малом собственном весе.
Условие стабильности такой конфигурации — узкое окно параметров. Слишком близкая орбита — и излучение звезды срывает оболочку за космологически короткий срок. Слишком малая масса ядра — и аккреция не запускается. Объекты с плотностью ниже 0,05 г/см³ маркируют эмпирическую границу между плотными гигантами класса Юпитера и так называемыми «супер-пуфф» планетами. Это стоп-фактор для широкого класса моделей аккреции и одновременно эталон для калибровки расчётов эволюции протопланетных дисков.
Метод, роль добровольцев и следующий шаг
Первооткрывателями стали не профессиональные астрономы, а добровольцы проекта Planet Hunters TESS — участники гражданской инициативы, которые выявили транзитные сигналы в фотометрических данных космического телескопа TESS. Профессиональная команда выполнила спектральную верификацию и численное моделирование.
Следующий этап — трансмиссионная спектроскопия на космическом телескопе «Джеймс Уэбб». Инфракрасный спектр в момент транзита покажет состав атмосферы, шкалу высот и следы водяного пара, метана и углекислого газа. Если оболочка действительно состоит из лёгких газов с малой молекулярной массой, атмосфера окажется протяжённой и прозрачной именно в ИК-диапазоне. Это станет прямой проверкой гипотезы холодной аккреции.