Недавние исследования показали, что некоторые экзопланеты уменьшаются в размерах. Это явление противоречит существующим теориям формирования планет, но может быть объяснено потерей массы, сосредоточенной в ядре, а также исчезновением атмосферы.
Странная брешь
Размеры экзопланет варьируются от небольших каменистых земных планет до газовых гигантов. В середине находятся каменистые суперземли, диаметр которых в 1,6 раза больше диаметра нашей планеты, и суб-нептуны, которые больше примерно в 2-4 раза. Однако в пределах между этими двумя размерами экзопланеты отсутствуют.
Потеря атмосферы
Исследователи из Калифорнийского технологического института обнаружили, что это отсутствие может быть объяснено потерей атмосферы суб-нептуновых планет. Не обладая достаточной массой, чтобы удержать свою атмосферу, эти планеты уменьшаются в размерах до размеров суперземель. Но как именно эти планеты теряют свою атмосферу, остается загадкой. Исследователи определили два возможных механизма: потеря массы в центре ядра и фотоиспарение.
Потеря массы, сосредоточенной в ядре
Эта гипотеза предполагает, что интенсивное излучение, испускаемое горячим внутренним ядром планеты, постепенно оттесняет ее атмосферу, что приводит к уменьшению общего размера. Эта гипотеза была подкреплена наблюдениями, проведенными в рамках миссии НАСА K2. В рамках этой миссии изучались звездные скопления Ясли и Гиады, возраст которых составляет 600-800 млн лет. Полученные данные показали, что планеты, расположенные в таких молодых звездных скоплениях, как правило, сохраняют свою атмосферу. Поэтому потеря массы, сосредоточенной в ядре, происходит в более длительные сроки.
Фотоиспарение
Эта гипотеза предполагает, что интенсивная радиация звезды-хозяина планеты может разрушить или даже полностью уничтожить ее атмосферу. Однако фотоиспарение имеет определенные временные ограничения, которые делают его менее вероятным в качестве общего объяснения наблюдаемого уменьшения размеров. Согласно этой гипотезе, потеря атмосферы в результате фотоиспарения происходит в основном в течение первых 100 млн. лет жизни планеты.
В отличие от этого, потеря массы в ядре, конкурирующая гипотеза, о которой говорилось выше, рассматривается как процесс, происходящий в гораздо более поздний период жизни планеты, возможно, спустя около миллиарда лет после ее образования.
Подтверждения гипотезы
Данные исследования Кристиансена поддерживают гипотезу потери массы в ядре. Ученые обнаружили, что почти у всех звезд в звездных скоплениях Ясли и Гиады на орбите по-прежнему находится суб-нептунианская планета или планета-кандидат на эту роль. В зависимости от размера этих планет ученые предполагают, что они сохранили свою атмосферу.
Такая ситуация контрастирует с другими более старыми звездами, изученными в рамках проекта K2 (возрастом более 800 млн. лет), где только 25% из них имеют на орбите суб-нептуновые планеты. Более древний возраст этих звезд соответствует периоду, когда, как предполагается, и происходит потеря массы ядром.
На основании этих наблюдений команда Кристиансена объясняет, что фотоиспарение, похоже, не является основным фактором — во всяком случае для планет скоплений Ясли и Гиады. Если бы это было так, то это произошло бы на сотни миллионов лет раньше, и эти планеты потеряли бы большую часть (если не всю) своей атмосферы.
Источник:
© Русская Семерка
