На сегодняшний день астрономы с помощью различных телескопов обнаружили более 4000 экзопланет, вращающихся вокруг Млечного Пути вокруг звезд, отличных от Солнца. Но лишь малая часть из них — это планеты в 1,5–2 раза больше Земли. Так почему же мы наблюдаем так мало крупных каменистых планет в космосе? Согласно новому исследованию, планеты — это не статичные объекты, а развивающиеся и динамичные миры, и отсутствие больших каменистых планет может быть связано с их… уменьшением.
На страницах «The Astronomical Journal» (DOI: 10.3847/1538-3881/abf439) появилась публикация ученых из Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон, которая может объяснить так называемое щель Фултона (или щель радиуса малой планеты), т.е. проблема с размером планет за пределами нашей Солнечной системы, потому что планеты в 1,5-2 раза больше Земли поразительно малы в наблюдаемом пространстве.
Новое исследование предполагает, что это может быть связано с тем, что планеты немного большего размера, чем этот диапазон, называемые газовыми карликами или мини-Нептунами, со временем сжимаются, теряя свою атмосферу. То, что осталось после них, — это каменное ядро, лишь немногим больше нашей родной планеты.
Эти движущиеся планеты лишь на короткое время имеют радиус, достаточный для того, чтобы заполнить этот пробел, но они быстро сокращаются. Разветвления для планетарной науки захватывающие, поскольку это подтверждается тем фактом, что планеты являются не статическими объектами, а развивающимися и динамичными 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 их число быстро растет благодаря усилиям астрономов и новым и более совершенным 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 внесолнечных планет из-за их большого размера, который было легко обнаружить, и коротких периодов обращения, чтобы увидеть, как они блуждают перед своей звездой. Некоторые Горячие Юпитеры обращаются вокруг своей звезды всего за несколько земных дней.
По мере развития технологий и увеличения возможностей находить планеты меньшего размера астрономы начали видеть большое разнообразие планет, самые маленькие из которых даже меньше Меркурия. Однако по мере массового открытия экзопланет ученые заметили определенную взаимосвязь. Среди всех этих вновь открытых миров очень мало планет с радиусом в диапазоне от 1,5 до 2 радиусов Земли.
Уменьшение экзопланет
Более ранние теории предполагали, что мини-Нептуны могли быть лишены атмосферы в результате бомбардировки астероидами. Другие говорили, что некоторые планеты могли образоваться в регионах без достаточного количества пыли и газа для образования плотной атмосферы, лишив их возможности расширяться и оставаясь как бы недостроенными. Размер таких планет был бы ниже щели Фултона.
Исследовательская группа во главе с Тревором Дэвидом подошла к решению головоломки по-новому, учитывая, были ли какие-либо изменения в размерах изучаемых миров с течением времени. Планеты, как правило, формируются в то же время, что и их звезды, поэтому, если вы знаете возраст звезды, вы также можете оценить возраст планеты. Это позволило ученым рассортировать планеты по возрастным группам.
Ученые установили, что среди планет старше 2 миллиардов лет наименее распространены планеты размером около 1,8 земных радиусов, в случае более молодых миров меньше всего тех, что около 1,6 земных радиусов. Исследователи отмечают, что это говорит о том, что самые маленькие мини-Нептуны не могут удерживать свои атмосферы и сжимаются, чтобы стать суперземлями, планетами лишь немного больше Земли. По информации издания, та же участь постигла и более крупные мини-Нептуны, только позже, из-за чего разрыв в размерах планет смещается.
В чем причина того, что мини-Нептуны сжимаются и теряют свою атмосферу? По мнению исследователей, это, вероятно, связано не с бомбардировкой астероидами, а с излучением родительской звезды, которое просто сдувает атмосферу планет. Этот процесс в той или иной степени влияет на все планеты, но у более крупных планет гравитация настолько велика, что эффект не столь драматичен.