К настоящему времени астрономы с помощью различных телескопов обнаружили более 4000 экзопланет, вращающихся вокруг звезд Млечного Пути. Но лишь небольшая часть из них - планеты в 1,5–2 раза больше Земли. Так почему же мы наблюдаем в космосе так мало больших каменистых планет? Согласно новому исследованию, планеты - это не статические объекты, а развивающиеся и динамичные миры, и отсутствие больших каменистых планет может быть связано с их уменьшением.
На страницах The Astronomical Journal появилась публикация ученых из Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон, которая может объяснить так называемый разрыв Фултона - проблему с размером планет за пределами нашей Солнечной системы. Планет в 1,5–2 раза больше, чем Земля, поразительно мало в наблюдаемом пространстве.
Новое исследование предполагает, что это может быть связано с тем, что газовые карлики или мининептуны со временем сжимаются, теряя свою атмосферу. После них остается каменное ядро, лишь немного большее нашей родной планеты.
Эти экзопланеты, переходящие из одного типа в другой, лишь на короткое время имеют стабильный радиус, а за тем быстро уменьшаются в диаметре и массе. Последствия для планетарной науки являются захватывающими, поскольку это подтверждается тем фактом, что планеты являются не статическими объектами, а развивающимися и динамическими мирами.
Охота за внесолнечными планетами
Поиск и изучение экзопланет - очень молодая область. Еще в 1992 году никто никогда не видел планеты за пределами Солнечной системы. Сегодня мы обнаружили более 4000 из них, и это число быстро растет благодаря усилиям астрономов и новым и лучшим телескопам для поиска внесолнечных планет.
Космический телескоп "Кеплер", TESS и другие обсерватории позволили обнаружить совершенно новые типы планет, такие как горячие Юпитеры, большие газовые гиганты, вращающиеся очень близко к своим родительским звездам. Они были одними из первых наблюдаемых экзопланет из-за их большого размера, позволяющего легко обнаружить их, и коротких периодов обращения, позволяющих увидеть, как они проходят перед своей звездой. Некоторые горячие Юпитеры обращаются вокруг своей звезды всего за несколько земных дней.
По мере развития технологий и увеличения способности находить планеты меньшего размера астрономы начали наблюдать большое разнообразие типов планет, самые маленькие из которых даже меньше Меркурия. Однако, когда массовое открытие экзопланет началось, ученые увидели взаимосвязь. Среди всех этих недавно открытых миров очень мало планет с радиусом в диапазоне от 1,5 до 2 радиусов Земли.
Сжимающиеся экзопланеты
Более ранние теории предполагали, что мининептуны могли быть лишены своей атмосферы в результате бомбардировки астероидов. Другие говорили, что некоторые планеты могут образовываться в регионах, в которых недостаточно пыли и газа для образования плотной атмосферы, что лишает их возможности расширяться и расти в массе. Размер таких планет был бы меньше разрыва Фултона.
Исследовательская группа во главе с Тревором Дэвидом подошла к решению загадки по-новому, учитывая, были ли какие-либо изменения в размерах изучаемых миров с течением времени. Планеты имеют тенденцию формироваться одновременно со своей звездой, поэтому, если вы знаете возраст звезды, вы также можете оценить возраст планеты. Это позволило ученым распределить планеты по возрастным группам.
Ученые обнаружили, что среди планет старше 2 миллиардов лет наименее распространенными были планеты размером около 1,8 радиуса Земли, в случае с более молодыми мирами меньше всего было планет размером около 1,6 радиуса Земли. Это, как отмечают исследователи, предполагает, что самые маленькие мининептуны не могут удерживать свою атмосферу и сжимаются, чтобы стать суперземлями, планетами лишь немного больше Земли. Согласно публикации, та же участь постигла и более крупные мининептуны, только позже, что привело к смещению разрыва в размерах планет.
В чем причина того, что мининептуны сжимаются и теряют свою атмосферу? По мнению исследователей, это, вероятно, связано не с бомбардировкой астероидов, а с излучением звезды-хозяина, которое просто сдувает атмосферу планет. Этот процесс до некоторой степени влияет на все планеты, но более крупные из них обладают такой силой тяжести, что эффект не столь драматичен.