№ 3

Сентябрь/2022

Russian Traveler 03/2022

В Млечном Пути нашли новый класс экзопланет

Фото: Pilar Montañés

Они состоят наполовину из камня и наполовину из воды.

Экзопланеты нового типа, наполовину скалистые и наполовину водные, были обнаружены вокруг самых распространенных звезд во Вселенной – красных карликов. Это открытие может иметь большое значение для поиска жизни в космосе, пишут исследователи.

Красные карлики – наиболее распространенный тип звезд, составляющих более 70% звездного населения Вселенной. Эти звезды маленькие и холодные, как правило, примерно в одну пятую массы Солнца и до 50 раз тусклее.

Тот факт, что красные карлики настолько распространены, заставил ученых задуматься, не являются ли они лучшими кандидатами для открытия планет, на которых может быть жизнь, какой мы ее знаем на Земле. Например, в 2020 году астрономы, открывшие Глизе 887, самого яркого красного карлика на нашем небе в видимом диапазоне длин волн света, обнаружили, что эта звезда может содержать планету в пределах своей обитаемой зоны, где температура поверхности позволяет поддерживать воду в жидком состоянии.

Однако остается неясным, являются ли миры, вращающиеся вокруг красных карликов, потенциально обитаемыми. Отчасти это связано с отсутствием у исследователей понимания состава этих миров. Предыдущие исследования предполагали, что небольшие экзопланеты, вращающиеся вокруг солнцеподобных звезд, как правило, являются экзопланетами земного (каменистые) или газового типа, а также обладают тонкой или плотной атмосферой из водорода и гелия.

В новом исследовании астрофизики стремились изучить составы экзопланет вокруг красных карликов. Они сосредоточились на небольших мирах, обнаруженных вокруг более близких и, следовательно, более ярких и легких для изучения красных карликов, которых наблюдал NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).

Звезды намного ярче своих планет, поэтому астрономы не могут видеть большинство экзопланет напрямую. Вместо этого ученые обычно обнаруживают экзопланеты по транзитным эффектам, которые эти миры оказывают на свои звезды, когда проходят между своей звездой и наблюдателем, отбрасывая тень.

Улавливая тень, ученые могут определить диаметр планеты. Измеряя небольшое гравитационное притяжение, которое планета оказывает на звезду, исследователи могут определить ее массу.

В новом исследовании астрофизики в конечном итоге проанализировали 34 экзопланеты, о которых у них были точные данные по диаметру и массе. Эти детали помогли исследователям оценить плотность этих миров и сделать вывод об их вероятном составе.

«Мы можем разделить эти миры на три семейства. В дополнение к 21 каменистой планете и семи газовым планетам мы обнаружили шесть примеров нового типа экзопланеты, которая состоит из камня и воды в жидкой или ледяной форме примерно поровну. Было неожиданно увидеть свидетельства того, что так много водных миров вращается вокруг самого распространенного типа звезд в Галактике. Это имеет огромные последствия для поиска обитаемых планет», – Рафаэль Луке, соавтор исследования из Чикагского университета.

Модели формирования планет ученых предполагают, что обнаруженные ими малые планеты, вероятно, эволюционировали тремя различными способами. Скалистые планеты могли образоваться из относительно сухого материала рядом со своими звездами.

Напротив, водные планеты, вероятно, возникли из ледяного материала и родились далеко от своих звезд, за «ледяной линией», где температура поверхности ниже порога существования воды в жидкой форме. Вероятно, позже они мигрировали ближе к тому месту, где их обнаружили астрономы.

Газосодержащие планеты также богаты водой и, возможно, образовались аналогично водянистым планетам. Однако они, вероятно, изначально обладали большей массой и поэтому могли собрать вокруг себя атмосферу водорода и гелия.

Хотя каменистые планеты относительно бедны водой, а водные планеты богаты ею, это не обязательно означает, что первые засушливы, а вторые покрыты океанами, говорят исследователи.

Фото: Rafael Luque
Демография малых планет вокруг красных карликов

«Только 0,02% массы Земли – это вода, что делает нашу планету с точки зрения астрофизики "сухим" миром, хотя три четверти поверхности планеты и покрыты водой. Напротив, хотя водные планеты, обнаруженные исследователями, наполовину состоят из воды, это не обязательно означает, что на их поверхности есть огромные океаны. Кажется, вода смешалась с камнем», – говорит Луке.

По словам ученого, будущие исследования могут выяснить существуют ли эти три типа миров вокруг более крупных звезд. «Новое поколение инструментов в наземных телескопах, особенно в США и Европе, позволит нам проводить эти измерения», – говорит астрофизик.

Еще одно направление для дальнейших исследований – изучение состава и свойств этих водных миров. «С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба мы можем проанализировать их атмосферу, если она у них есть, и посмотреть, как они хранят воду. Это многое расскажет нам об их формировании, эволюции и внутренней структуре», – резюмирует Луке.