Планета исчезает с рекордной скоростью — поразительная находка телескопа «Хаббл»

Скорость и расстояние, на котором планеты вращаются вокруг своих соответствующих пылающих звезд, могут определять судьбу каждой планеты: остается ли планета давней частью своей солнечной системы или испаряется в темное кладбище вселенной быстрее. Стремясь узнать больше о далеких планетах за пределами нашей Солнечной системы, астрономы обнаружили, что планета среднего размера GJ 3470b, примерно с Нептун, испаряется со скоростью в 100 раз быстрее, чем ранее открытая планета аналогичного размера — GJ 436b. Результаты были опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

«В этом случае планеты могут потерять значительную долю всей своей массы. GJ 3470b теряет больше своей массы, чем любая другая планета, которую мы видели до сих пор; всего через несколько миллиардов лет половина планеты может уйти в космос», — сказал Дэвид Синг, автор исследования.

Исследование является частью программы Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), возглавляемой Сингом, целью которой является измерение атмосферы 20 экзопланет в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном лучах, когда они вращаются вокруг своих звезд. PanCET является крупнейшей программой наблюдений экзопланет, которая запускается с помощью космического телескопа им. Хаббла.

Одна конкретная проблема, интересующая астрономов, заключается в том, что планеты теряют свою массу в результате испарения. Такие планеты, как Суперземли и «горячие» Юпитеры, вращаются более близко к своим звездам и, следовательно, становятся более горячими, в результате чего испарение уносит наружный слой их атмосфер.

В то время как эти большие экзопланеты размером с Юпитер и меньшего размера Земли многочисленны, экзопланеты среднего размера, подобные Нептуну (примерно в четыре раза больше Земли) встречаются редко. Исследователи выдвигают гипотезу, что эти Нептуны лишаются своей атмосферы и, в конечном итоге, становятся меньшими планетами. Однако трудно активно наблюдать, как они это делают, потому что их можно изучать только в ультрафиолетовом свете, что ограничивает исследователей в изучении ближайших звезд, находящихся на расстоянии не более 150 световых лет от Земли, не скрытых межзвездным материалом. GJ 3470b находится на расстоянии 96 световых лет и окружает красную карликовую звезду в общем направлении созвездия Рака.

Наблюдения «Хаббл» показали, что экзопланета GJ 3470b потеряла значительно большую массу и имела заметно меньшую экзосферу, чем первая изученная экзопланета размером с Нептун — GJ 436b, из-за своей меньшей плотности и получения более сильного радиационного взрыва от звезды-хозяина.

Более низкая плотность GJ 3470b делает его неспособным гравитационно удерживаться в нагретой атмосфере, в то время как звезде, в которой находится GJ 436b, было от 4 до 8 миллиардов лет, а звезде, в которой находится GJ 3470b, всего 2 миллиарда лет; более молодая звезда более активна и мощна, и поэтому у нее больше излучения для нагрева атмосферы планеты.

По оценкам команды Синг, GJ 3470b, возможно, уже потерял до 35 процентов своей общей массы, и через несколько миллиардов лет весь его газ может быть удален, оставив после себя только скалистое ядро.

«Мы начинаем лучше понимать, как формируются планеты и какие свойства влияют на их общий состав», — сказал Синг. «Наша цель в этом исследовании и всеобъемлющей программе PanCET состоит в том, чтобы в общих чертах взглянуть на атмосферу этих планет, чтобы определить, как каждая планета подвержена влиянию собственной среды. Сравнивая разные планеты, мы можем начать составлять более общую картину того, как они развиваются».

Таким образом, Синг и его команда надеются изучить больше экзопланет, отыскивая гелий в инфракрасном свете, что даст больший диапазон поиска, чем поиск водорода в ультрафиолетовом свете.