Космический телескоп «Кеплер» уже много лет не функционирует, но астрономы продолжают извлекать важную информацию из его огромного количества данных. Новый анализ наблюдений, сделанных с помощью «Кеплера», может помочь объяснить один загадочный феномен. Среди экзопланет почти нет тех, которые имеют размер между суперземлями и субнептунами, и как оказалось, это может быть связано с тем, что планеты, похожие на Нептун, уменьшаются в конце своей жизни.
За последние десятилетия астрономы подтвердили то, что авторы научной фантастики всегда предполагали - в космосе есть бесчисленное множество планет. Они идентифицировали более 5000 экзопланет, и еще тысячи ждут подтверждения. Около половины из них были обнаружены во время девятилетней миссии «Кеплера».
Во время охоты за экзопланетами астрономы обнаружили множество каменистых миров размером чуть больше Земли и столько же небольших газовых гигантов, приближающихся по размерам к Нептуну (как, например, TOI-421 b, на изображении выше). Между этими двумя категориями, должны быть планеты, которые примерно в 1,5–2 раза превышают диаметр Земли, но они так и не были обнаружены. Этот необъяснимый феномен долгое время ставил в тупик ученых, изучающих чужие планетарные системы. Что-то мешает планетам формироваться (или оставаться) в этом диапазоне размеров или что может заставить планеты сжиматься?
Космический телескоп «Кеплер» охотился за экзопланетами в течение девяти лет, а астрономы до сих пор изучают его данные. Авторы и права: НАСА.
Специалисты НАСА, анализирующие данные Кеплера, полагают, что нашли объяснение. На данный момент существует две основные гипотезы, которые могут объяснить, почему субнептуновые планеты уменьшаются: «фотоэвапорация», вызванная действием близкой звезды, и потеря массы, обусловленная из-за внутреннего выделения радиации из ядра планеты. Исследователи изучили данные «Кеплера» по звездным скоплениям Пресепе и Гиады. Возраст этих планетарных систем составляет от 600 до 900 миллионов лет. Это важно, потому что фотоэвапорация происходит на ранних этапах жизни планеты, но потеря массы за счет энергии ядра не начинается, пока планете не исполнится около 1 миллиарда лет.
В этих скоплениях команда обнаружила, что почти у всех звезд все еще есть субнептуновые планеты, что позволяет предположить, что фотоэвапорация не приводит к их уменьшению. Если посмотреть на старые звезды, то только около четверти из них имеют субнептуновые планеты. Таким образом, потеря массы из-за энергии ядра является подозреваемым номер один, выявленным в исследовании.
По мере того как внутреннее радиационное излучение проникает в кору планеты, оно постепенно выталкивает атмосферу. Только более крупные газовые планеты-гиганты с высокой гравитацией могут бесконечно удерживать плотную атмосферу. Те, которые не могут этого сделать, в конечном итоге сжимаются до размеров суперземли. По крайней мере, именно на это указывают данные, полученные с помощью «Кеплера». Наше понимание фотоэвапорации и потери массы планеты из-за энергии ядра может со временем измениться, и будущие исследования должны будут проверить эти выводы новыми наблюдениями.