Телескоп NASA нашел причину «сжатия» экзопланет промежуточного типа
Некоторые экзопланеты могут терять свою атмосферу и «сжиматься». В новом исследовании, проведенном с использованием данных космического телескопа NASA «Кеплер», астрономы обнаружили доказательства возможной причины этого явления: ядра планет выталкивают их атмосферы наружу.
Экзопланеты бывают самых разных размеров – от маленьких скалистых планет до массивных газовых гигантов. Средние по размерам, промежуточные планеты – это скалистые суперземли и более крупные супернептуны с плотной атмосферой. Однако между суперземлями и супернептунами существует разрыв – экзопланет, которые были бы в 1,5-2 раза больше Земли, не было обнаружено до настоящего времени.
Исследователи полагают, что это может быть связано с тем, что некоторые субнептуновые объекты со временем теряют свою атмосферу. Так может происходить, если планета не обладает достаточной массой и, соответственно, гравитационной силой, чтобы «удерживать» свою атмосферу. В связи с этим, подобные планеты уменьшились бы примерно до размеров суперземель, оставив разрыв между двумя размерами планет. Однако как именно и по какой причине эти планеты теряют свою атмосферу – остается загадкой. Ученые остановились на двух вероятных сценариях: потеря массы за счет энергии ядра и фотоиспарение. Результаты исследования говорят о том, что верный вариант – первый.
Выяснилось, что потеря массы происходит, когда излучение, испускаемое горячим ядром планеты, со временем отталкивает атмосферу от планеты – то есть это излучение «выталкивает» атмосферу снизу. В то время как считается, что фотоиспарение происходит в течение первых 100 миллионов лет существования планеты, потеря массы за счет энергии ядра произойдет гораздо позже – ближе к 1 миллиарду лет жизни планеты.
В своем исследовании группа американских ученых под руководством Джесси Кристиансен из Калифорнийского технологического института использовали данные космического телескопа NASA «Кеплер», чтобы изучить звездные скопления Улей и Гиады, возраст которых составляет от 600 до 800 миллионов лет. Поскольку планеты, как правило, того же возраста, что и их звезда-хозяин, субнептуновые объекты в этой системе уже пережили тот этап, когда могло произойти фотоиспарение, но еще недостаточно стары, чтобы испытывать потерю массы за счет энергии ядра.
Таким образом, если бы команда увидела, что в Скоплении Улей и Гиады было много субнептуновых звезд (по сравнению с более старыми звездами в других скоплениях), они могли бы сделать вывод, что фотоиспарения не произошло. В таком случае наиболее вероятным объяснением того, что происходит с менее массивными субнептунами с течением времени стала бы потеря массы из-за энергии ядра.
Наблюдая за двумя звездными скоплениями, исследователи обнаружили, что почти у всех звезд в них все еще есть планета субнептунового типа или «кандидат», который готовится стать такой планетой. Судя по размерам объектов, ученые полагают, что они сохранили свои атмосферы.
Исходя из своих наблюдений, команда пришла к выводу, что фотоиспарения не было на планетах в Скоплении Улей и Гиады. Если бы оно было, то произошло бы на сотни миллионов лет раньше, и на этих планетах осталось бы мало атмосферы, либо не осталось совсем. В связи с этим, потеря массы за счет энергии ядра – основное объяснение того, что, вероятно, происходит с атмосферами этих планет.
