Металлы встречаются повсюду во Вселенной — от горячих газовых гигантов, где льется дождь из расплавленного железа, до тяжелых элементов, образующихся при взрыве сверхновой звезды. Экзопланета GJ 367b превосходит их всех. Эта планета состоит из металла.
GJ 367b — экстремальная планета. Этот «супер-Меркурий», обращающийся вокруг своей звезды раз в 7,7 часа, был впервые обнаружен прибором НАСА TESS в 2015 году. Теперь ученые из Туринского университета (Италия) и Тюрингерского ландесштернварте (Германия) изучили более поздние измерения планеты с помощью спектрографа HARPS компании ESO, а также результаты первоначальных наблюдений TESS. Они обнаружили, что плотность этого объекта почти в два раза выше, чем у Земли, что позволяет предположить, что он, скорее всего, состоит из твердого железа.
Несмотря на то, что GJ 367b в настоящее время представляет собой твердую железную планету, возможно, когда-то она была ядром древней каменистой планеты.
«Благодаря точным оценкам массы и радиуса мы изучили возможный внутренний состав и структуру GJ 367b и пришли к выводу, что у нее, предположительно, железное ядро«, — говорится в исследовании, опубликованном недавно в журнале . Просто ядро занимает более 90% всей планеты.
Когда GJ 367b была открыта, это была всего лишь еще одна экзопланета в далекой звездной системе. Идентифицировать ее с помощью TESS было довольно легко, поскольку разница в размерах между ней и ее звездой была не очень большой. TESS обнаруживает экзопланету, проходящую мимо своей звезды, когда яркость звезды падает, а ее свет временно блокируется планетой. Хотя она все еще мала по сравнению со своей звездой, она не так мала, как Земля по сравнению с Солнцем, поэтому при транзите она блокирует больше света. Кроме того, она вращается по опасно близкой орбите с умопомрачительной скоростью.
Но вот что было не так очевидно, так это то, из чего она состоит. Определение плотности объекта по его массе и радиусу может дать ученым представление о его составе. TESS определил радиус GJ 367b по тому, сколько света она заслоняет. Для определения массы планеты ученые использовали более поздние измерения радиальной скорости, которые определяют гравитационное притяжение планеты к звезде-хозяину.
Оказалось, что GJ 367b настолько невероятно плотная, что ее плотность в 1,85 раза превышает плотность Земли, что примерно соответствует плотности железа. Теперь это самая плотная из известных планет с коротким орбитальным периодом и самая плотная супер-Меркурий. Но как могла образоваться целая планета из одного только железа?
«Неясно, как образуется планета с низкой массой и высокой плотностью, подобная GJ 367b«, — говорят ученые в том же исследовании. «Возможный путь может включать образование из материала, значительно более богатого железом, чем обычно присутствует в протопланетных дисках«.
Но существует и множество других возможных путей. Все наиболее вероятные сценарии формирования основаны на том, что GJ 367b когда-то была каменистой планетой, не похожей на Землю или Марс. Две ее планеты-компаньона, вращающиеся на более далеких орбитах, также являются каменистыми планетами, поэтому все три планеты могли сформироваться одним и тем же путем. Однако в дальнейшем GJ 367b имела свою историю, в ходе которой она потеряла свои внешние каменистые слои и превратилась практически в ядро.
Внешние слои GJ 367b, возможно, были разрушены столкновением или серией столкновений, что, как полагают, и произошло с Меркурием. Если бы в него врезался объект (или достаточное количество объектов) с нужной массой и скоростью удара, слои каменистой породы могли бы освободиться и исчезнуть.
Другой вариант — интенсивное излучение, которому подверглась GJ 367b, вращаясь так близко к своей звезде, что оно выжгло все остальное и оставило только твердое железное ядро. Внешний материал мог либо сублимироваться, либо быть потерянным в космосе. GJ 367b могла также испытать некоторое сочетание столкновений и облучения, чтобы стать металлической планетой.
Вопрос о том, как она оказалась так близко к своей звезде, также остается без ответа, поскольку ее образование там маловероятно. Ученые полагают, что гравитационное взаимодействие с другими планетами могло заставить ее мигрировать вглубь от места своего образования.
Несмотря на то, что GJ 367b превратилась в металлическую планету, дальнейшие исследования этой планеты могут рассказать нам больше о том, как формируются и эволюционируют каменистые планеты и планеты с коротким орбитальным периодом.