TOI-1752: две подтверждённые планеты — от лавового мира до субнептуна в обитаемой зоне

Два мира у одного красного карлика

Система TOI-1752 теперь считается подтверждённой планетной системой из двух миров. Она находится примерно в 337 световых годах от Земли и обращается вокруг красного карлика спектрального класса M1V — звезды меньше и холоднее Солнца. Планеты в системе резко различаются: внутренняя TOI-1752 b совершает оборот менее чем за сутки и считается кандидатом в «лавовые миры», а внешняя TOI-1752 c — более крупный субнептун с 32,7-дневным годом, расположенный в области, которую относят к оптимистичной обитаемой зоне. 9111213

При этом слово «обитаемая» здесь не следует понимать как подтверждение земных условий. Обитаемая зона — это диапазон расстояний от звезды, где при определённых свойствах атмосферы на поверхности теоретически может существовать жидкая вода. Она не показывает, что у планеты действительно есть океаны, подходящая поверхность или жизнь.

Как подтвердили планеты

Космический телескоп NASA TESS ищет периодические падения яркости звезды. Такое происходит, когда планета проходит — или транзитирует — по её видимому диску. Транзит позволяет обнаружить кандидата, но сам по себе не всегда доказывает, что перед наблюдателем именно планета: похожий сигнал могут создавать, например, затменные двойные звёзды. Поэтому необходимы дополнительные наблюдения. Многоканальная фотометрия транзитов помогает проверить, одинаково ли сигнал проявляется в разных диапазонах света и согласуется ли он с прохождением планеты перед целевой звездой. 1

Исследование под руководством Института астрофизики Андалусии (IAA-CSIC) объединило данные TESS с наблюдениями с Земли. В последующих наблюдениях участвовал, в частности, инструмент MuSCAT2, установленный на телескопе Carlos Sánchez в обсерватории Тейде на Тенерифе. 1112

Совместный анализ позволил подтвердить планетную природу обоих объектов. Опубликованная работа описывает TOI-1752 b и TOI-1752 c как две небольшие транзитные планеты у близкого красного карлика и приводит измерения их радиусов и орбитальных периодов. 13

TOI-1752 b: сверхземля с «лавовым» сценарием

Радиус TOI-1752 b составляет около 1,69 радиуса Земли, а полный оборот вокруг звезды занимает приблизительно 0,94 дня. В каталоге NASA Exoplanet Archive объект отмечен как подтверждённая транзитная планета. 5

Столь короткая орбита означает, что планета находится чрезвычайно близко к своему красному карлику и получает от него мощное излучение. Поэтому её называют кандидатом в «лавовые миры». Однако это не прямое наблюдение расплавленной породы на поверхности, а описание исключительно горячей среды, ожидаемой из-за близости к звезде и интенсивного облучения. 513

По размеру TOI-1752 b относится к сверхземлям. Этот термин не означает, что планета похожа на Землю по температуре, атмосфере или условиям на поверхности: он прежде всего отделяет её от более крупных миров, напоминающих Нептун.

TOI-1752 c: субнептун размером примерно с 2,29 Земли

Внешняя планета системы, TOI-1752 c, имеет массу около 5,86 массы Земли и радиус примерно 0,204 радиуса Юпитера — то есть около 2,29 радиуса Земли. Она обращается вокруг звезды за 32,7 дня на расстоянии 0,1614 астрономической единицы. 2

В научной публикации указаны более точные значения: орбитальный период 32,7144 дня и радиус 2,29 радиуса Земли. 213 По размеру TOI-1752 c находится между Землёй и Нептуном, но одного радиуса недостаточно, чтобы определить её внутреннее строение. У планеты может быть каменистая основа, глубокая оболочка, богатая водородом, слои воды под огромным давлением или иная промежуточная структура.

В новостных сообщениях для TOI-1752 c приводятся примерно земной уровень облучения и расчётная равновесная температура около 18–20 °C. Эти значения следует воспринимать как оценочные параметры, а не как доказательство умеренного климата или земной поверхности. 10

Почему «обитаемая зона» не равна обитаемости

Положение планеты в обитаемой зоне означает лишь, что при подходящем составе атмосферы и других благоприятных условиях на её поверхности теоретически могла бы сохраняться жидкая вода.

Для субнептуна вроде TOI-1752 c особенно важны атмосфера и строение недр. Толстая оболочка из летучих веществ способна создавать давление и температуру, совершенно не похожие на земные — даже если планета получает от звезды примерно столько же энергии. На итоговые условия также влияют облака, химический состав атмосферы, циркуляция и наличие твёрдой поверхности.

В представленных материалах нет подтверждённых биосигнатур или свидетельств жизни на TOI-1752 c. Чтобы выяснить, есть ли у планеты атмосфера и из каких газов она состоит, потребуются дополнительные наблюдения, включая транзитную спектроскопию. Этот метод позволяет искать слабый отпечаток атмосферы планеты на фоне гораздо более яркого света звезды.

Сходство с K2-18 b

TOI-1752 c сравнивают с K2-18 b: обе планеты являются транзитными субнептунами, обращающимися вокруг красных карликов примерно за 33 дня. NASA Exoplanet Archive указывает для K2-18 b орбитальный период 32,94 дня и радиус около 2,37 радиуса Земли. 3

Сравнение действительно полезно, но одинаковые размеры и близкие орбитальные периоды не делают планеты близнецами. Их массы, атмосферы, облака и внутренний состав могут существенно различаться. Особая ценность TOI-1752 в том, что здесь оба контрастных мира обращаются вокруг одной и той же звезды — это даёт исследователям удобную естественную лабораторию для сравнительного анализа.

Что система может рассказать о планетах

TOI-1752 b и TOI-1752 c находятся в совершенно разных условиях: первая обращается вокруг звезды менее чем за день, а второй требуется почти 33 дня. Совместное изучение таких объектов поможет проверить модели формирования и миграции планет, понять, как сильное звёздное излучение изменяет и срывает атмосферы, а также выяснить, как радиус связан с внутренним составом мира.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). 1213 Особенно важными будут дальнейшие измерения массы и атмосферы TOI-1752 c. Они могут показать, является ли планета богатым газом субнептуном, водным миром или другим типом планеты промежуточного размера — и насколько много на самом деле можно заключить из одного лишь расположения в обитаемой зоне.