Перегляд архівних даних, отриманих космічним телескопом “Кеплер”, дозволив американській групі астрономів знайти докази можливої причини втрати атмосфери гарячими міні-нептунами. І винні у цьому не батьківські зірки, а власні ядра екзопланет. Детальніше результати дослідження викладені в статті, опублікованій в журналі The Astronomical Journal.
Найчисленніші типи відомих сьогодні екзопланет-міні-нептуни і суперземлі / © NASA / JPL-Caltech
Екзопланетами називають планети, що астрономи знаходять за межами Сонячної системи. Так само, як і вісім планет, що обертаються навколо Сонця, вони розрізняються за розміром і складом: від дрібних скелястих планет, на зразок Меркурія, до колосальних газових гігантів, схожих на Юпітер. Проміжним варіантом екзопланет вважаються скелясті суперземлі, що нагадують Землю, але в кілька разів масивніше неї, і більші суб – або міні-нептуни з масивною, але не щільною газовою оболонкою.
Проте з п’яти з половиною тисяч знайдених на сьогодні екзопланет, більшість з яких складають саме суперземлі і міні-нептуни, астрономи виявили вкрай мало об’єктів, які розміром в півтора-два рази перевищують Землю. Такий “розрив у розмірах”, або Фултонівський розрив, між цими типами планет спантеличує вчених і змушує розробляти теорії, що пояснюють дані спостережень. Автори нового дослідження впевнені, що цей розрив не випадковість і є причина, яка заважає планетам досягати і/або залишатися в цьому діапазоні розмірів.
Наочна демонстрація існування» розриву в розмірах екзопланет або Фултонівського розриву в діапазоні від півтора до двох радіусів Землі / © Fulton B. J. et al., The Astronomical Journal, 2017
Вчені проаналізували архівні дані місії K2 космічного телескопа “Кеплер”, який вивчав зоряні скупчення Ясел і Гіад. Дослідників цікавили гарячі міні-нептуни, розташовані близько до батьківської зорі і поступово втрачають свою атмосферу. Для таких екзопланет зазвичай розглядають дві можливі причини втрати газової оболонки – фотовипаровування, що відбувається в результаті впливу високоенергетичного випромінювання батьківської зірки, і вплив з боку власного ядра планети.
- Астрономи відшукали в супутнику Чумацького Шляху сліди речовини наднової однієї з перших зірок у Всесвіті
- Цю наднову шукали 800 років: тепер ученим це вдалося
- Астрономи розглянули складні структури в залишковому диску близької зірки
Перший шлях вважається більш швидким, “здуває” верхні шари атмосфери протягом першої сотні мільйонів років існування планети. Водночас вплив гарячого ядра, що зберіг первинну енергію після формування екзопланети або нагрівшись від теплового випромінювання зірки, теж може стоншити газову оболонку, але на порядок повільніше, ближче до першого мільярда років життя планети. При будь-якому діючому механізмі, в разі якщо міні-Нептун недостатньо масивний, він не зможе утримати свою атмосферу і «схудне» до розмірів суперземлі.
Інфографіка з детальним описом основних типів екзопланет / © NASA / JPL-Caltech
У досліджуваній дослідниками вибірці вік гарячих міні-нептунів, знайдених майже у кожної молодої зірки в скупченнях Ясел і Гіад, становив від 600 до 800 мільйонів років. Значить, час, коли могло статися фотовипарування, вже пройшло. Однак екзопланети недостатньо старі, щоб втратити масу завдяки енергії ядра. При цьому лише чверть зірок старше 800 мільйонів років, що спостерігаються в тому ж огляді К2, мала на орбіті свій міні-Нептун.
Тим самим, як вважають автори статті, для розглянутих екзопланет більш імовірний механізм втрати маси через тепла їх ядра, ніж в результаті фотовипарування. Але вчені визнали, що необхідні подальші дослідження, які покращують розуміння механізмів фотовипарювання та втрати маси завдяки енергії ядра, щоб з’ясувати точну причину спостережуваного «розриву розмірів» екзопланет.