Чим більше зірка, тим в нормі більше середній радіус її планет. До недавніх пір причини цього були не цілком ясні. Зараз астрономи показали, що ситуацію можна пояснити тільки тим, що у великих зірок масивніше і планети: як виявилося, важливу роль відіграє зовсім інший фактор.
З 4434 кандидатів в екзопланети основну частину виявили у червоних карликів – зірок малої маси і розмірів. Ті планети, що знаходяться навколо більш масивних зірок – помаранчевих карликів, як альфа Центавра B або жовтих карликів, як наше Сонце, – в середньому показують більші розміри. У новій роботі, яка готується до публікації в Astronomy & Astrophysics, міжнародна група дослідників показала причини цієї закономірності. Справа не тільки в масі, а й в іншому хімічному складі планет у більш масивних зірок. З текстом відповідної статті можна ознайомитися на сервері препринтів arXiv.org.
Реальні причини того, чому радіус планет у більш масивних зірок більший, ніж у менш масивних світил, можуть бути різними. Дотепер у науковій літературі пропонували три можливих пояснення. По-перше, більші зірки мають велику світність – нагрівання від їх променів могло «роздувати» газові оболонки їх планет внаслідок теплового розширення. По-друге, планети у більш масивних зірок утворилися з протопланетного диска великих розмірів і могли мати вищу середню масу. По-третє, екзопланети у масивних зірок могли мати вищий вміст легких газів – і, отже, меншу середню щільність і великі розміри навіть при звичайній, середній масі.
Автори роботи вирішили перевірити всі три версії. Для цього вони зробили три передбачення, правота або неправота яких відповідала кожному із зазначених вище варіантів. Якщо вірне перше пояснення – про розширення атмосфер від нагрівання, – то розрахункова температура планет у більш масивних зірок повинна бути тим більше, чим більший радіус такої планети (раз її «роздуває» від нагріву). Якщо вірно друге пояснення – тобто навколо масивних зірок і планети утворюються більш масивними, – то чим вище маса екзопланети, тим більшим повинен бути її радіус. Причому така залежність має бути відносно лінійною і передбачуваною. Перевірити вірність третього пояснення найскладніше, адже точно з’ясувати склад екзопланети важко. Однак, якщо вона при помірній масі і розрахунковій температурі має дуже великий радіус, то зрозуміло, що в ній міститься більше легких елементів, ніж в планетах у менш масивних зірок.
- Циклон заввишки в 10 Еверестів побачили на Юпітері
- Астрофізики: Космічний сніг вкаже на позаземне життя
- “Хаббл” показав “шиповані” зірки, які насилу тримаються разом (фото)
За допомогою розрахунків дослідникам вдалося показати, що у планет навколо менш масивних зірок нижча частка легких елементів – особливо гелію і водню. Тільки цим можна пояснити спостережувані у них радіуси при такій масі. Масу екзопланет можна визначити методом променевих швидкостей. У своєму аналізі астрономи в цей раз зосередилися на планетах помаранчевих і жовтих карликів, оскільки планет у червоних карликів відомо багато більше і там аналіз був би більш трудомістким. Незважаючи на це, вони відзначають, що висновки явно поширюються і на екзопланети в системах червоних карликів. Саме тому, на думку вчених, там куди більше частка планет земного типу і помітно менше число гігантських планет з великим вмістом газів – типу Юпітера або Сатурна в Сонячній системі. З цього непрямо випливає, що і шанси на виникнення життя земного типу у менш масивних зірок можуть бути вищими, ніж у більш масивних на зразок нашого Сонця.
Як відзначили дослідники, виявлена ??ними закономірність не поширюється на зірки масивніше жовтих карликів – наприклад, на біло-жовті світила спектрального класу F. Причина в тому, що ті мають надто велику світність, тому здатні значною мірою позбавити свої планети легкої газової оболонки (з водню і гелію) за відносно короткий термін.
Поки не зовсім зрозуміло, чому планети більш масивних зірок містять більше водню і гелію, – деталі процесу утворення планет досі не зрозумілі астрономам. Але відомо, що в Сонячній системі планети-гіганти з воднем і гелієм в атмосфері утворилися першими, а тільки потім виникли планети земного типу – Меркурій, Венера, Земля і Марс. При цьому вплив масивного Юпітера, близького до Марса, позбавило Червону планету можливості мати значну масу і в результаті щільну атмосферу і високу життєздатність.
Натхнення: naked-science.ru