Симуляция масштабного столкновения двух планет
Недавно открытая экзопланета обладает настолько необычными характеристиками, что астрономы полагают, что в прошлом она, должно быть, пережила масштабное столкновение.
TOI-1853b — экзопланета размером чуть меньше Нептуна, но почти в два раза плотнее Земли, что предполагает наличие в её составе большого количества горных пород, которые трудно объяснить с помощью обычных процессов формирования и эволюции планет.
Вместо этого группа специалистов под руководством физика Луки Напониелло (Luca Naponiello) из Римского университета Тор Вергата (Италия) и Бристольского университета (Великобритания) считает, что когда-то она была ядром гораздо более крупного и газообразного мира, который потерял свою атмосферу в результате экстремального происшествия. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
«Эта планета удивительна! Обычно мы ожидаем, что планеты, образовавшиеся из такого количества материи, станут газовыми гигантами, такими как Юпитер, плотность которых похожа на плотность воды, — объясняет физик Цзинъяо Доу из Бристольского университета. — TOI-1853b размером с Нептун, но её плотность выше, чем у стали. Наша работа показывает, что это может произойти, если во время формирования планеты происходили чрезвычайно энергичные столкновения планет. В результате этих столкновений часть лёгкой атмосферы и воды улетучились, и осталась обогащённая скалистой породой планета с высокой плотностью».
Радиус TOI-1853b в 3,46 раза больше радиуса Земли, а радиус Нептуна — в 3,88 раза. Но на этом их сходство заканчивается. Экзопланета обращается вокруг своей звезды-хозяина, оранжевого карлика размером около 80% от размера Солнца, раз в 1,24 дня. Если её радиус не слишком поражает воображение, то её масса действительно вызывает недоумение: в 73,2 раза больше массы Земли. Масса Нептуна составляет всего 17,15 масс Земли.
По расчётам специалистов, при таких размерах и массе плотность TOI-1853b составляет 9,7 г на кубический сантиметр. Средняя плотность Нептуна составляет 1,64 г на кубический сантиметр. Средняя плотность Земли составляет 5,15 г. Плотность железа составляет 7,87 г на кубический сантиметр, плотность стали примерно такая же.
Напониелло и его коллеги провели моделирование возможных сценариев образования подобной планеты. Они пришли к выводу, что наиболее вероятным объяснением является высокоскоростное столкновение двух массивных, ещё не сформировавшихся экзопланет, в результате которого они сбросили атмосферу в космос.
«Наш вклад в исследование заключался в моделировании экстремальных гигантских ударов, которые могли бы удалить лёгкую атмосферу и воду/лёд с исходной большой планеты, чтобы создать измеренную экстремальную плотность, — говорит физик Фил Картер из Бристольского университета. — Мы пришли к выводу, что исходное планетарное тело, скорее всего, должно было быть богато водой и столкнуться с другим небесным телом на скорости более 75 км/с, чтобы создать TOI-1853b в её сегодняшнем виде».
