Астрономы нашли причину аномального раздувания горячих юпитеров

Горячие юпитеры — газовые гиганты на очень близких орбитах к своим звездам — часто имеют радиусы, значительно превышающие предсказания стандартных моделей охлаждения и сжатия. Причина этого явления долгое время оставалась неясной. Новая работа, опубликованная на arXiv, предлагает решение на основе статистического анализа большой выборки таких планет.

Исследователи применили метод причинного вывода (causal discovery) к данным о 328 короткопериодических гигантских экзопланетах. Этот статистический подход позволяет определить, какие наблюдаемые параметры напрямую связаны с радиусом планеты, если учесть влияние остальных. Для контроля авторы использовали выборку суперземель, где метод корректно восстановил известную связь масса—радиус.

Для горячих юпитеров предпочтительный граф связывает радиус непосредственно с орбитальным периодом и эффективной температурой звезды, но не с массой планеты. Это означает, что ключевым фактором является поток излучения от звезды, который увеличивается с температурой и уменьшается с периодом. Такая парная зависимость интерпретируется как популяционный признак инфляции, регулируемой облучением.

Сравнение полученного графа с теоретическими моделями радиуса показало, что заметную роль могут играть приливные эффекты, известные как приливные диссипации Голда–Сотеra. Также возможен вклад кинетического и механического нагрева, а также омической диссипации. При этом чисто гравитационные приливы, зависящие только от периода, в качестве единственного объяснения не подходят, поскольку они не объясняют зависимость от температуры звезды.

По мнению авторов, для окончательного разграничения механизмов необходимы измерения избытка радиуса с контролем потока облучения, возраста, состава и свойств звезды. Тем не менее работа демонстрирует, что причинный вывод позволяет превращать популяционные данные об экзопланетах в физически интерпретируемые тесты.

Метод дополняет параметрические байесовские модели, позволяя определить, какие параметры сохраняют прямую условную зависимость с радиусом, не навязывая конкретную формулу. Однако из-за ограниченной выборки полученные выводы требуют дальнейшей проверки.