TOI-1752: дві планети з кардинально різними умовами

Система TOI-1752 розташована приблизно за 337 світлових років від Землі та обертається навколо червоного карлика спектрального класу M1V. Дослідники підтвердили, що навколо цієї зорі є дві планети з абсолютно різними умовами: внутрішня TOI-1752 b — надгаряча суперземля на ультракороткій орбіті, а зовнішня TOI-1752 c — більший субнептун із періодом обертання 32,7 дня. 9111213

Водночас називати TOI-1752 c «потенційно придатною для життя» потрібно обережно. Зона життя — це лише діапазон відстаней від зорі, де за певного складу атмосфери на поверхні теоретично може існувати рідка вода. Така класифікація не підтверджує ні наявності води, ні землеподібної поверхні, ні життя.

Як підтвердили планети

Супутник NASA TESS — Transiting Exoplanet Survey Satellite — шукає періодичні падіння яскравості зір. Вони виникають, коли планета проходить перед диском зорі та частково перекриває її світло. Так TESS знаходить кандидатів, але сам сигнал ще не гарантує, що йдеться саме про планету: подібний ефект можуть створювати, наприклад, затемнювані подвійні зорі. 1

Команда під керівництвом Інституту астрофізики Андалусії (IAA-CSIC) поєднала дані TESS із наземними спостереженнями. Серед інструментів, залучених до подальшої перевірки, був багатоколірний фотометр MuSCAT2, встановлений на телескопі Карлоса Санчеса в обсерваторії Тейде на Тенерифе. Багатоколірні транзити допомагають перевірити, чи поводиться сигнал так, як очікується від планети, що проходить перед цільовою зорею. 11112

У результаті обидва об’єкти підтвердили як планети. Дослідження опубліковане в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society і містить вимірювання їхніх радіусів та орбітальних періодів. 1213

TOI-1752 b: суперземля, яку називають «лавовим світом»

Радіус TOI-1752 b становить приблизно 1,69 радіуса Землі, а повний оберт навколо зорі планета здійснює приблизно за 0,94 дня. NASA Exoplanet Archive класифікує її як підтверджену транзитну планету. 5

Така орбіта означає, що планета розташована надзвичайно близько до свого червоного карлика й отримує інтенсивне опромінення. Саме тому в науковій роботі та повідомленнях про неї вживають образний термін «лавовий світ» — імовірно, йдеться про надзвичайно гаряче середовище, можливо, із розплавленими породами на денному боці. 513

Однак це не пряме спостереження лави на поверхні. «Лавовий світ» — модельний опис, що випливає з дуже близької орбіти та очікуваного рівня нагрівання.

За розміром TOI-1752 b належить до суперземель. Це не означає, що планета схожа на Землю за температурою, атмосферою чи станом поверхні: термін передусім описує її розмір і відрізняє її від більших, подібних до Нептуна світів.

TOI-1752 c: субнептун у зоні життя

Зовнішня планета TOI-1752 c має масу близько 5,86 маси Землі, радіус приблизно 0,204 радіуса Юпітера, або близько 2,29 радіуса Землі. Вона обертається навколо зорі за 32,7 дня на відстані 0,1614 астрономічної одиниці. 2

Наукова робота уточнює період до 32,7144 дня та підтверджує радіус 2,29 радіуса Землі. За розміром TOI-1752 c розташовується між Землею та Нептуном, але одного лише радіуса недостатньо, щоб визначити її будову. Планета може мати кам’янисте ядро, потужну воднево-багату оболонку, шари води під надзвичайно високим тиском або іншу комбінацію внутрішніх структур. 213

У медіа повідомлялося, що TOI-1752 c отримує приблизно земний рівень опромінення, а її розрахункова рівноважна температура може становити близько 18–20 °C. Це саме оцінки, а не вимірювання температури поверхні. Вони не доводять, що на планеті панує земний клімат або існує рідка вода. 10

Чому «зона життя» не означає придатність для життя

Потрапляння планети до зони життя означає лише, що за відповідного складу атмосфери умови на її поверхні могли б допускати існування рідкої води. Насправді вирішальними є атмосферний тиск, хімічний склад, хмарність, циркуляція та наявність твердої поверхні.

Для субнептуна на кшталт TOI-1752 c ці фактори особливо важливі. Щільна оболонка з летких речовин може створювати тиск і температури, кардинально відмінні від земних, навіть якщо планета отримує приблизно стільки ж енергії від зорі, скільки Земля — від Сонця.

У доступних матеріалах немає підтверджених біосигнатур або доказів життя на TOI-1752 c. Щоб з’ясувати, чи має планета атмосферу і з чого вона складається, знадобляться подальші спостереження, зокрема транзитна спектроскопія. Вона дає змогу шукати слабкий сигнал атмосфери на тлі значно яскравішого світла зорі.

Чим TOI-1752 c нагадує K2-18 b

TOI-1752 c порівнюють із K2-18 b, оскільки обидві планети є транзитними субнептунами, що обертаються навколо червоних карликів приблизно за 33 дні. За даними NASA Exoplanet Archive, K2-18 b має орбітальний період 32,94 дня та радіус близько 2,37 радіуса Землі. 3

Порівняння справді корисне, але подібні розміри й періоди не означають однакових мас, атмосфер, хмарності або внутрішньої будови. Особливість системи TOI-1752 у тому, що тут можна зіставляти два контрастні світи, які сформувалися та еволюціонують навколо однієї й тієї самої зорі.

Що вивчення системи дасть науці

TOI-1752 b здійснює оберт менш ніж за добу, тоді як TOI-1752 c витрачає на один орбітальний цикл майже 33 дні. Таке сусідство дуже різних планет створює природну лабораторію для вивчення того, як формуються та мігрують планети, як інтенсивне опромінення змінює або зриває атмосфери та як радіус пов’язаний із внутрішнім складом.

Особливо цінними будуть майбутні вимірювання маси й атмосфери TOI-1752 c. Вони можуть допомогти з’ясувати, чи є цей світ газонасиченим субнептуном, багатою на воду планетою або іншим типом проміжного за розміром об’єкта. Водночас сам факт перебування в зоні життя не дає змоги зробити висновок про придатність планети для життя.