Меньшие по размеру и более холодные, чем наше Солнце, карлики класса M — самые распространенные звезды в нашей галактике Млечный Путь. Из-за своего небольшого размера они, как правило, примерно в два раза менее горячие, чем Солнце, и намного краснее. У них очень низкая светимость, но чрезвычайно долгий "срок службы". Хотя вокруг красных карликов вращается в среднем больше планет, чем вокруг других, более массивных типов звезд, история их формирования делает их маловероятными кандидатами на роль газовых гигантов.

Однако недавно обнаруженная планета TOI 5205b, с помощью спутника НАСА для исследования транзитных экзопланет (TESS) была впервые идентифицирована как потенциальный кандидат на эту роль. Команда ученых из Карнеги под руководством Канодиа подтвердила ее планетарную природу и составила характеристику с помощью различных наземных инструментов и средств.

"Звезда-хозяин, TOI-5205, примерно в четыре раза больше Юпитера, но каким-то образом ей удалось сформировать планету размером с Юпитер, что весьма удивительно!" — восхищается Канодиа. Он специализируется на изучении таких звезд, составляющих почти три четверти нашей галактики, но невидимых невооруженным глазом.

Было обнаружено небольшое количество газовых гигантов, вращающихся вокруг более старых карликовых звезд класса М. Но до сих пор не было найдено ни одного газового гиганта в планетной системе вокруг маломассивного красного карлика, такого как TOI-5205. Чтобы понять разницу размеров: подобную Юпитеру планету, вращающуюся вокруг звезды, похожей на Солнце, можно сравнить с горошиной, вращающейся вокруг грейпфрута. В случае с TOI-5205b, поскольку главная звезда намного меньше, больше подойдет сравнение с горошиной, вращающуюся вокруг лимона. На самом деле, когда TOI-5205b с массой Юпитера проходит перед своим хозяином, он блокирует около семи процентов его света — это один из крупнейших известных транзитов экзопланет.

Планеты рождаются во вращающемся диске из газа и пыли, окружающем молодые звезды. Наиболее часто используемая теория образования газовых планет требует около 10 земных масс этого каменистого материала для накопления и формирования массивного каменного ядра. После чего оно быстро притягивает большое количество газа из соседних областей диска, чтобы сформировать планету-гигант, которую мы видим сегодня.

"Существование TOI-5205b расширяет наши знания о дисках, в которых рождаются эти планеты, — поясняет Канодиа. — Вначале процесса, если в диске недостаточно каменистого материала для образования исходного ядра, то невозможно сформировать газовую планету-гигант. А в конце, если диск испарится до того, как сформируется массивное ядро, то не может образовать газовую планету-гигант. И все же TOI-5205b сформировался, несмотря на эти препятствия. Основываясь на нашем номинальном текущем понимании формирования планет, TOI-5205b не должен существовать. Это "запретная" планета".

Команда продемонстрировала, что очень большая глубина транзита планеты делает ее чрезвычайно подходящей для будущих наблюдений с помощью недавно запущенного космического телескопа Джемс Уэбб, который может пролить некоторый свет на ее атмосферу и дать дополнительные подсказки о тайне ее формирования.

Наблюдения опубликованы в The Astronomical Journal