Как рождаются самые распространенные типы планет
Исследование, проведенное командой астрономов, проливает свет на процесс формирования близко расположенных экзопланет, известных как супер-Земли. Эти открытия помогают понять, почему такие планеты так часто встречаются в нашей галактике.
ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕРОВ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНЕТ
Ближайшая к Солнцу планета — Меркурий. Она столь мала, что уступает в размерах даже большому спутнику Сатурна — Титану, и спутнику Юпитера — Ганимеду. Это необычная ситуация, поскольку большинство звездных систем имеют крупную планету размером между Землей и Нептуном, имеющую орбиту гораздо ближе к своей звезде, чем Меркурий к Солнцу. Новое исследование выявило, как формируются эти орбитальные супер-Земли и дало подсказки о том, почему они столь распространены.
КАК ФОРМИРУЮТСЯ ЭКЗОПЛАНЕТЫ
При начале открытия экзопланет считалось, что крупные планеты ближе к своему светилу легче находить, поэтому их больше. Метод транзита, который в основном используют для их обнаружения, действительно более эффектен для крупных планет. Однако при изучении тысяч экзопланет стало очевидно, что это не просто наблюдательная предвзятость. Горячие супер-Земли на самом деле распространены в галактике.
ДВЕ ИДЕИ О ПРОИСХОЖДЕНИИ СУПЕР-ЗЕМЕЛ
Ученые выдвинули две основные гипотезы о происхождении таких планет. Первая гласит, что планеты формируются на более удаленных орбитах, но затем перемещаются ближе к звезде из-за гравитационных взаимодействий с другими протопланетами. Компьютерные симуляции нашей солнечной системы показывают, что гравитационное взаимодействие между Юпитером и Сатурном привело к значительному сдвигу орбит планет в ранние времена. Это могло отодвинуть крупные планеты к более удалённым позициям, в то время как в других системах планеты переместились ближе к своим звёздам. Вторая гипотеза — горячие супер-Земли образуются непосредственно близко от своей звезды, что и подтверждает новое исследование с дополнительной деталью.
ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛОДОЙ ЗВЕЗДЫ V1298 TAU
Команда астрономов изучила очень молодую звезду V1298 Tau, возраст которой составляет всего 20 миллионов лет. Она уже имеет четыре планеты, орбитирующие ближе, чем Меркурий к Солнцу. По данным транзитов, диаметр этих планет находится в диапазоне от 5 до 10 диаметров Земли, что соответствует размерам Нептуна и Юпитера. На протяжении нескольких лет астрономы знали о больших размерах этих планет, но не имели данных о их массе.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ И ПЛОТНОСТИ ПЛАНЕТ
В новом исследовании команда смогла установить массу планет, анализируя небольшие изменения во времени их транзитов. Планета, орбитирующая вокруг звезды, должна следовать простой келеровской траектории с точным временем транзита. Однако с несколькими планетами гравитационные влияния между ними вызывают небольшие смещения орбит и колебания времени транзита. Моделируя эти изменения, ученые смогли выяснить массу всех четырех планет. Она варьируется от 5 до 15 масс Земли, что соответствует диапазону от супер-Земель до под-Нептунов.
Зная массу, команда вычислила плотность каждой планеты и выяснила, что они обладают крайне низкой плотностью — все четыре планеты являются «супер-воздушными» мирами с средней плотностью меньше упаковочной пены. Это свидетельствует о наличии больших, разреженных атмосфер из водорода и гелия. С учетом активности молодой звезды, известной своими вспышками и сильными звездными ветрами, атмосферы этих планет будут постепенно сдуваться. Ожидается, что к моменту созревания системы, эти планеты уменьшатся до масс и плотностей, схожих с горячими супер-Землями, которые так
