Планеты вращаются вокруг своих звезд на определенном расстоянии и с конкретной скоростью. Нередко именно эти показатели определяют дальнейшую судьбу этих объектов. Они могут либо стать постоянной частью звездной системы, либо со временем улететь в темное вселенское пространство или испариться под воздействием внешних факторов.
Стремясь узнать больше о далеких планетах, находящихся за пределами нашей Солнечной системы, астрономы обнаружили необычную планету средних размеров, не превышающую своим диаметром Нептун и получившую название GJ 3470b. Ученые заметили, что она испаряется в 100 раз быстрее, чем ранее открытая планета аналогичных размеров – GJ 436b.
Результаты соответствующего исследования, опубликованные сегодня в журнале Astronomy & Astrophysics, могут улучшить знания астрономов о том, как развиваются планеты.
«Это неоспоримый факт, что планеты могут потерять значительную долю своей массы. GJ 3470b лишается большей части своей массы гораздо быстрее, чем любой другой обнаруженный нами ранее объект. Уже через несколько миллиардов лет большая ее часть попросту испарится», – отметил Дэвид Синг, заслуженный профессор Блумберга в Университете Джона Хопкинса и автор исследования.
Исследование является частью программы Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), возглавляемой Сингом, цель которой заключается в измерении атмосферы 20 экзопланет в ультрафиолетовом, инфракрасном и оптическом спектре, когда они вращаются вокруг своих звезд. PanCET является крупнейшим проектом по наблюдению за экзопланетами, который осуществляется при помощи космического телескопа NASA Хаббл.
Однако конкретная проблема, которая интересует астрономов, связана с получением ответа на вопрос о том, как именно планеты теряют свою массу в результате испарения. Такие планеты, как «супер» Земли и «горячие» Юпитеры, вращаются очень близко к своим звездам, поэтому нагреваются и начинают терять наружный слой своих атмосфер.
В то время как крупные и крошечные экзопланеты размером с Юпитер и Землю широко распространены во Вселенной, объекты среднего размера на вроде Нептуна (примерно в четыре раза больше Земли) встречаются редко. Исследователи выдвинули гипотезу, что эти нептунообразные тела лишаются своей атмосферы и в конечном итоге становятся маленькими планетами. Однако сложно вести постоянное наблюдение за данным процессом, так как его можно изучать лишь в ультрафиолетовом свете, что ограничивает ученых в исследовании ближайших звезд, находящихся на расстоянии не более 150 световых лет от Земли и не скрытых межзвездным материалом. GJ 3470b находится на расстоянии 96 световых лет и вращается вокруг красной карликовой звезды в области созвездия Рака.
В рамках проведенного исследования Хаббл обнаружил, что данная экзопланета потеряла значительную массу и имеет заметно меньшую экзосферу, чем ранее найденная GJ 436b. Причиной этому стала меньшая плотность и постоянное воздействие на нее огромного радиационного излучения от родной звезды.
Более низкая плотность GJ 3470b делает ее неспособной удерживать нагретую атмосферу с помощью гравитации. К тому же возраст звезды, вокруг которой вращается GJ 436b, колеблется в районе от 4 до 8 миллиардов лет, а звезда первой планеты возникла около 2-х миллиардов лет назад, поэтому излучает гораздо больше радиации.
По оценкам команды Синг, GJ 3470b, возможно, уже потеряла до 35 процентов от своей общей массы. Через несколько миллиардов лет весь ее газ может испариться, оставив после себя только каменистое ядро.
«Мы начинаем лучше понимать, как формируются планеты, и какие свойства влияют на их общий состав. Наша цель в этом исследовании и во всей программе PanCET в целом состоит в том, чтобы в общих чертах взглянуть на атмосферу данных объектов и определить, каким образом на нее влияет среда, в которой она находится. Сравнивая между собой разные планеты, мы можем начать составление более общей картины их развития», добавил Синг.
Заглядывая вперед, Синг и его команда надеются изучить больше экзопланет, находя гелий в инфракрасном спектре, что даст больший диапазон для поиска, чем обнаружение водорода в ультрафиолетовом спектре.
В настоящее время планеты, которые в основном состоят из гелия и водорода, могут быть изучены только путем обнаружения второго элемента в ультрафиолетовом свете. Используя новый космический телескоп NASA Джеймс Уэбб (который обладает большей чувствительностью к гелию) и новейший метод под названием Carmenes, недавно обнаруженный Сингом, астрономы смогут точно отслеживать траекторию атомов гелия, расширив тем самым свои возможности в поиске отдаленных планет.