По данным BBC Sky at Night Magazine, международная команда под руководством Оксфордского университета подтвердила существование двух экзопланет, чья средняя плотность оказалась ниже плотности сахарной ваты — при диаметре, сопоставимом с Юпитером. Планеты TOI-791 b и TOI-791 c пополнили короткий список «супер-пуфов», газовых гигантов с аномально разреженной оболочкой. Для планетной астрофизики это редкий случай проверить модели формирования: такие объекты требуют либо нестандартных условий в протопланетном диске, либо быстрой миграции на текущие орбиты.
Плотность и масса
TOI-791 b: средняя плотность 0,038 г/см³. TOI-791 c: 0,047 г/см³. Сахарная вата — около 0,05 г/см³. Юпитер — 1,33 г/см³, то есть в 28–35 раз плотнее обеих планет. При диаметре порядка юпитерианского такая плотность означает протяжённую газовую оболочку малой массы. Это противоречит упрощённой картине, в которой радиус и масса гиганта жёстко связаны через коллапс газового слоя протопланетного диска.
Удерживать столь малую плотность планета способна только при одном из двух условий: либо возраст системы мал и водород не успел гравитационно сжаться, либо непрозрачность атмосферы аномально высока и тормозит охлаждение. Оба сценария оставляют характерные следы в наблюдаемых спектрах.
Архитектура системы
Обе планеты обращаются вокруг карликовой звезды спектрального класса F7 в созвездии Летучей Рыбы на расстоянии около 1110 световых лет от Солнца. Периоды обращения связаны резонансом 5:3: внутренняя планета совершает пять оборотов за три орбиты внешней. Соотношение периодов указывает на спокойную миграцию — сильные гравитационные возмущения разрушили бы резонанс, и восстановить его впоследствии маловероятно.
Измеримые вариации моментов транзитов дают независимый метод уточнения масс и эксцентриситетов, не требующий прямой спектроскопии. Это снижает погрешность определения плотности, которая оставалась главным ограничением в классификации «супер-пуфов» — часть кандидатов ранее не удавалось подтвердить с достаточной точностью.
Что отслеживать дальше
Главный открытый параметр — состав атмосферы. По данным источника, дальнейшие наблюдения должны определить содержание воды, метана и тяжёлых элементов. Если металлы сосредоточены в ядре, модели аккреции на твёрдое ядро сохраняют силу; если рассеяны по оболочке — это аргумент в пользу гравитационной нестабильности диска как механизма формирования гиганта.
Ведущий автор работы Джордж Дрансфилд охарактеризовал систему как лабораторию для проверки теорий планетарного формирования и эволюции. Следующий шаг — спектры атмосфер, от которых зависит, станет ли TOI-791 эталонным примером нового класса объектов или редким исключением в статистике экзопланет.