Астрономы объяснили «дефицит» горячих нептунов

Поделиться

Как известно, Меркурий является ближайшей к Солнцу планетой. Его орбита проходит на среднем расстоянии около 58 млн км от поверхности нашей звезды. Из-за этого его дневная сторона разогревается до температуры почти 430°C. Впрочем, по меркам других звездных систем, меркурианские условия могут показаться настоящим курортом.

На данный момент астрономы нашли множество экзопланет, орбиты которых проходят на расстоянии всего нескольких миллионов километров от центральных светил. Поверхности и атмосферы таких миров разогреты до температур в несколько тысяч градусов. Некоторые из них даже горячее звезд.

Раскаленная экзопланета в представлении художника. Источник: ESO

Как именно планеты попадают на столь экстремально близкие к звездам орбиты, пока остается предметом дискуссий. Еще одна их загадка связана с «обрывом» в распределении по размерам. Астрономы давно обратили внимание на то, что им попадаются либо раскаленные газовые гиганты, похожие на Юпитер, либо же тела, размер которых не превышает 1,5 радиуса Земли (т.н. суперземли). А вот объекты промежуточных размеров, аналогичные Нептуну, встречаются только на достаточно большом удалении от звезд.

В попытке объяснения «обрыва» ученые выдвинули два основных предположения. Возможно, по каким-то причинам «горячие нептуны» действительно образуются крайне редко. Не исключено также, что такие планеты существовали, но затем исчезли: например, их атмосфера была полностью «сдута» мощным излучением звездыи они превратились в суперземли.

«Обрыв» в распределении горячих экзопланет. Источник: NASA, ESA and A. Feild (STScI)

Несколько лет тому назад астрономы обратили внимание на «теплый нептун» GJ 436b. Его орбита проходит на расстоянии около 6 млн км от звезды, а атмосфера разогрета до температуры в 440°C. Данные телескопа Hubble показали, что газовая оболочка экзопланеты постепенно теряет водород. Вычисленных темпов утечки недостаточно, чтобы угрожать существованию атмосферы GJ 436b в течение времени жизни всей системы. Однако аналогичный мир, получающий заметно больше энергии от своей звезды, может эволюционировать более резко.

Недавно астрономы нашли подтверждение этой гипотезе в виде экзопланеты GJ 3470b. Ее орбита также проходит на расстоянии 6 млн км от центральной звезды, но она представляет собой более молоде и активное светило, поэтому атмосфера ее спутника разогрета до 900°С. Измерения, выполненные телескопом Hubble, показали, что GJ 3470b теряет в сто раз больше водорода, чем GJ 436b. По оценкам астрономов, за время своего существования (около 2 млрд лет) эта планета безвозвратно потеряла около 35% газовой оболочки. Следовательно, в будущем она может превратиться в «мини-нептун» (тело с плотной атмосферой и радиусом не больше двух земных), или же от нее вовсе останется одно каменное ядро.

GJ 3470b в представлении художника. Источник: NASA, ESA и D. Player (STScI)

Атмосфера GJ 3470b вряд ли состоит из одного водорода. Астрономы планируют продолжить изучение системы, чтобы найти следы утечки других газов (в частности гелия). По мнению исследователей, покидающие атмосферу экзопланеты водород и гелий могут «утягивать» с собой и более тяжелые элементы — например, углерод.

По материалам: https://www.nasa.gov


Поделиться