Европейские астрономы обнаружили необычную молодую экзопланету, являющуюся двойником Сатурна и имеющую чрезвычайно массивное ядро, что бросает вызов современным астрофизическим моделям. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.
TOI-837 b была изначально идентифицирована в 2020 году на орбите вокруг молодой звезды спектрального класса F9/G0 (желто-белый карлик) возрастом около 35 миллионов лет, расположенной в рассеянном скоплении IC 2602 на расстоянии около 465 световых лет от Земли. Период обращения составляет 8,32 дня, а радиус планеты составляет примерно 0,77 радиуса Юпитера. Родительская звезда имеет массу около 1,14 солнечной массы, а эффективная температура, характеризующая светимость — 6000 кельвинов.
Для последующих фотометрических и спектроскопических наблюдений был использован спутник НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS), а также различные наземные инструменты. Было установлено, что TOI-837 b имеет радиус 0,817 радиуса Юпитера, а его масса составляет примерно 0,395 массы Юпитера, что дает плотность 0,89 грамма на кубический сантиметр. Планета отделена от звезды на 0,088 астрономической единицы, а ее равновесная температура оценивается примерно в 1000 К.
Полученные значения плотности, возраста и расстояния до звезды указывают на то, что масса ядра TOI-837 b составляет примерно 70 масс Земли, что составляет 60 процентов от общей массы планеты. Появление такого крупного ядра необъяснимо в рамках современных моделей формирования планет и аккреции ядра, особенно из-за относительно низкой металличности родительской звезды, на уровне 0,01 dex.
Авторы заключают, что наблюдения атмосферы планеты, которые могут быть проведены с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба, раскроют химический состав газовой оболочки, в том числе содержание металлов. Если ядро планеты действительно настолько массивное, то содержание металлов должно превысить солнечные значения в 5-8 раз. Эти будущие исследования с использованием более совершенных инструментов должны помочь уточнить нынешние модели формирования планет.