У молодой звезды обнаружена горячая субнептуна TOI-5734b с плотностью, близкой к земной

Астрономы подтвердили существование экзопланеты TOI-5734b, вращающейся вокруг относительно молодого оранжевого карлика. Этот горячий субнептун с радиусом 2,1 земного и массой 9,1 земной обладает средней плотностью, почти неотличимой от плотности Земли, и, по-видимому, уже лишился своей первичной атмосферы.

Изучение экзопланет в молодых звёздных системах позволяет заглянуть в прошлое и понять, как формируются и эволюционируют миры за пределами Солнечной системы. Одним из таких перспективных объектов стала звезда TOI-5734 — типичный карлик спектрального класса K3–K4 возрастом около 500 миллионов лет. Именно вокруг неё, благодаря данным космического телескопа TESS и наземного спектрографа HARPS-N, удалось обнаружить планету, получившую обозначение TOI-5734b.

Наблюдения TESS выявили периодические провалы блеска звезды, указывающие на прохождение планеты по её диску. Однако из-за высокой активности молодого светила — пятен, факелов и связанных с ними колебаний лучевой скорости — выделить слабый планетный сигнал было непросто. Исследователи применили метод гауссовских процессов, который позволил отделить вращение звезды (период около 11,1 дня) от орбитального движения планеты.

В результате подтверждено, что TOI-5734b совершает оборот за 6,18 дня на расстоянии 0,059 астрономической единицы от родительской звезды. Её радиус оценивается в 2,10 земного, а масса — в 9,1 земной. Такое сочетание даёт плотность 0,98 плотности Земли (≈5,4 г/см³), что характерно для каменистых планет с почти полностью утраченной первичной газовой оболочкой.

Положение TOI-5734b в диаграмме «масса — радиус» помещает её на верхнюю границу так называемой «долины радиусов» — области, разделяющей суперземли и субнептуны. Анализ состава показывает, что планета, скорее всего, имеет железо-силикатное ядро, а доля водородной атмосферы не превышает 0,25%. Моделирование эволюции атмосферы под действием жёсткого излучения молодой звезды свидетельствует, что планета уже потеряла почти всю свою первичную оболочку и через ~300 миллионов лет превратится в хтонический мир — обнажённое ядро.

Интересно, что при нынешней точности измерений нельзя полностью исключить вариант «водного мира» с содержанием воды до 50% по массе. Однако для окончательного вывода необходимы более детальные спектроскопические наблюдения, которые могут быть проведены с помощью космических телескопов James Webb и Ariel. По предварительным оценкам, достаточно 19 транзитов планеты, чтобы обнаружить следы её первичной атмосферы, если она ещё сохранилась.

Открытие TOI-5734b вносит важный вклад в понимание того, как молодые планеты теряют свои газовые оболочки и как долго они способны удерживать атмосферу. Дальнейшие исследования этого объекта помогут уточнить механизмы фотодинамического испарения и эволюции субнептунов на ранних этапах жизни звёздных систем.