Все новости

Астрономы открыли «запрещенную» планету. Она выжила там, где такие планеты должны гибнуть

Хотя не исключено, что она гибнет прямо сейчас, и астрономы успели открыть ее прежде, чем от нее останется только раскаленное ядро
NGTS-4b, она же «Запрещенная планета», художественное изображение University of Warwick
Описание
NGTS-4b, она же «Запрещенная планета», художественное изображение
© University of Warwick

Международная группа астрономов открыла на орбите далекой звезды планету, примечательную сразу несколькими вещами. Прежде всего тем, что столь маленькое небесное тело — чуть меньше Нептуна — не должно, по идее, было выжить на столь близкой к звезде орбите, с периодом обращения около одного дня и восьми часов. А еще это самая маленькая планета из тех, которые были найдены при помощи наземных наблюдений.

Небесное тело, которое открывшие его астрономы уже неформально окрестили «запрещенной» планетой, именуется в каталогах NGTS-4b. Пока что она — единственное небесное тело вблизи красного карлика, удаленного от Земли на 920 световых лет.

«Запрещенной» планету назвали оттого, что она противоречит существующим представлениям о поведении планет вблизи светила. Астрономы знают очень много горячих юпитеров, которые расположены совсем близко к своим звездам. Это никого не удивляет: если планета очень велика, то ее гравитация успешно противостоит попыткам солнечного ветра, потоку частиц и излучения от звезды, содрать с планеты атмосферу. Едва ли не самым экстремальным примером горячего юпитера является WASP-18b с температурой свыше 6000 ℃: этот открытый в 2009 году объект совершает оборот вокруг звезды меньше чем за 24 часа, но его очень высокая масса (10 юпитерианских) не дает газовой оболочке исчезнуть.

Выжить вблизи звезды планета с небольшой массой может, если она состоит преимущественно из камня и металла. Эти материалы имеют высокую плотность и могут очень долго выдерживать даже экстремальный нагрев. В 2011 году ученые нашли Kepler-70b, планету с температурой более 6500 ℃, периодом обращения менее шести часов и массой в 44% от земной, и при этом расчеты показали, что она имеет плотность, близкую к плотности Земли, — около 5500 кг/м3.

Планета же, которая имеет малую плотность и не дотягивает по массе до Юпитера, существовать вблизи светила не может — так, по крайней мере, считали астрономы до недавнего времени.

Однако проведенные чилийской обсерваторией NGTS наблюдения позволили выявить такую «невозможную» планету. Ее масса примерно в 20 раз больше земной, то есть гораздо меньше Юпитера (317 земных масс) и примерно столько, сколько у Нептуна (17 земных масс). А плотность, вычисленная с опорой на данные о скорости звезды и диаметре диска планеты при транзите, составляет 3,5 грамма на сантиметр кубический. Что даже с учетом погрешности (плюс-минус один грамм) никак не дотягивает до показателя твердых каменистых планет.

Впрочем, речь не идет о нарушении фундаментальных законов физики или даже о необходимости кардинально пересмотреть все представления об эволюции планетных систем. У астрономов есть две гипотезы, которые позволяют объяснить загадку «невозможной» планеты сравнительно простым образом.

Первая гипотеза предполагает, что NGTS-4b на самом деле сформировалась на безопасном расстоянии от звезды, а потом оказалась на более близкой орбите. Такое вполне возможно: если в системе есть еще несколько тел, то их взаимодействие может привести к перестройке орбит весьма кардинальным образом. Одна из моделей формирования Солнечной системы, кстати, предполагает то, что в прошлом Уран поменялся местами с Нептуном, а Юпитер раскидал когда-то бывшие рядом с Ураном астероиды по нынешнему поясу Койпера, за Плутон, и даже, возможно, «изгнал» с близкой орбиты гипотетическую Девятую планету.

Планета, с которой звездный ветер сдул всю атмосферу. Это COROT-7b, открытый в 2009 году
Описание
Планета, с которой звездный ветер сдул всю атмосферу. Это COROT-7b, открытый в 2009 году

Второе объяснение заключается в потере массы.

«Запрещенная» планета в этом сценарии предстает гибнущей: она активно испаряется в лучах своего безжалостного солнца и уже потеряла большую часть газовой оболочки, но еще не дошла до стадии голого ядра.

В этом случае и горячие юпитеры, и раскаленные планеты земного типа могут оказаться одними и теми же небесными телами, просто на разных стадиях своей эволюции.

Число уже известных человечеству экзопланет в 2019 году перевалило за четыре тысячи, и большая их часть была найдена транзитным методом, то есть благодаря регистрации затмений этими планетами своих звезд. Наибольший вклад в каталоги экзопланет внесли орбитальные обсерватории с их возможностью постоянно и без помех следить сразу за тысячами звезд, но и наземные инструменты внесли свою лепту. Новая находка стала примечательна не только тем, что ученым попалась «невозможная» планета, но и тем, что это самый маленький из найденных наземным инструментом объектов.

Транзитный метод лучше всего работает с довольно крупными планетами с малым периодом обращения вокруг небольших звезд. Астрономам известно множество горячих юпитеров и экстремально разогретых экзопланет, аналогов которым в Солнечной системе нет (Меркурий разогревается всего до 427 градусов в дневное время) не потому, что подобные небесные тела действительно наиболее распространены, а потому, что найти объект земного типа гораздо сложнее.

Запущенная в 2018 году космическая обсерватория TESS позволит вывести экзопланетную астрономию на новый уровень, а крупные наземные телескопы (вроде Экстремально большого телескопа) вместе с космическим телескопом «Джеймс Вебб» смогут даже проводить анализ атмосфер «экзоземель» при помощи спектроскопии прошедшего через них света. А это, в свою очередь, может привести к обнаружению планет с кислородной атмосферой, где, возможно, есть жизнь.