Система TOI‑1130 привлекла внимание астрономов сочетанием двух крупных планет, находящихся очень близко к своей звезде. Модели формирования планет обычно показывают, что массивный газовый гигант, находящийся недалеко от звезды, разрушает или рассеивает соседние планеты, поэтому система TOI‑1130 сначала выглядела противоречивой. Новые данные телескопа James Webb позволили проверить её на практике и предложить сценарий, при котором такая система могла сформироваться и сохраниться.
Изображение: sciencewiredaily.com
TOI‑1130 — звезда спектрального класса K на расстоянии примерно 190 световых лет от Земли. Вокруг нее обращаются две подтвержденные планеты: газовый гигант TOI‑1130 c, у которого период обращения вокруг звезды равен 8 суткам и более легкая планета TOI‑1130 b, совершающая оборот примерно за 4 суток. TOI‑1130 c относят к горячим юпитерам, а TOI‑1130 b — к классу мини‑нептунов. Согласно теории, принятой учеными ранее, считалось, что при миграции газового гиганта к звезде соседние планеты часто теряют устойчивые орбиты, поэтому существование мини‑нептуна так близко к горячему юпитеру требовало отдельного объяснения.
Астрономы использовали космический телескоп James Webb и метод транзитной спектроскопии, чтобы изучить состав атмосферы TOI‑1130 b при прохождении планеты по диску звезды. В полученных спектрах они зафиксировали признаки воды, углекислого газа, диоксида серы и, вероятно, метана, то есть набор веществ, который указывает на формирование планеты в более холодных областях протопланетного диска, где лёд может сохраняться. Авторы исследования подчеркивают, что такие условия проще реализовать на большем расстоянии от звезды, чем на тех орбитах, где сейчас находятся TOI‑1130 b и TOI‑1130 c.
Дальше команда сопоставила химические данные с динамическими моделями системы. Численные расчеты показали, что обе планеты могли сформироваться за пределами так называемой линии льда и затем постепенно сместиться к звезде, сохранив при этом орбитальное соседство. В этой схеме не требуется разрушать мини‑нептун, а его плотная атмосфера с тяжелыми летучими соединениями объясняется исходным местом образования, а не необычными процессами уже у звезды.
Фактически, система TOI‑1130 дает пример того, как горячий юпитер и более компактная планета могут существовать рядом, если учитывать совместное смещение планет из внешних областей диска и последующее испарение части атмосферы у внутреннего объекта. Наблюдения JWST задают конкретные ограничения для моделей образования планет, которые пытаются объяснить, почему в этой системе всё ещё существует планета, которой по прежним расчетам не должно было быть.