Анализ архивных данных телескопа «Кеплер» выявил у американских астрономов потенциальную причину потери атмосферы горячими мини-нептунами – это внутренние процессы самих планет.
Экзопланеты — это все планеты, которые астрономы обнаруживают за пределами Солнечной системы.
Как восемь планет, вращающихся вокруг Солнца, экзопланеты различаются по размеру и составу: от мелких скалистых планет, таких как Меркурий, до огромных газовых гигантов, похожих на Юпитер. Между ними находятся скалистые суперземли, напоминающие Землю, но значительно массивнее, а также суб- или мини-нептуны с массивной, но не плотной газовой оболочкой.
Несмотря на то, что из более чем пяти тысяч обнаруженных экзопланет большинство составляют суперземли и мини-нептуны, астрономы обнаружили крайне мало объектов размером в полтора-два раза больше Земли. Такой «разрыв в размерах», или Фултоновский разрыв, между этими типами планет озадачивает ученых и побуждает их разрабатывать теории, объясняющие данные наблюдения. Авторы нового исследования уверены, что этот разрыв не случайность, а есть причина, которая мешает планетам достигать и/или оставаться в этом диапазоне размеров.
Ученые проанализировали архивные данные миссии K2 космического телескопа «Кеплер», изучавшего звездные скопления Яслей и Гиад. Исследователей интересовали горячие мини-нептуны, расположенные близко к родительской звезде и постепенно теряющие атмосферу.
Первый путь считается более быстрым: за первые сотню миллионов лет существования планета теряет верхние слои атмосферы. Вместе с тем горячее ядро, сохранившее первичную энергию после формирования экзопланеты или нагревшееся от теплового излучения звезды, тоже может истончить газовую оболочку, но медленнее – ближе к первому миллиарду лет жизни планеты. При любом действующем механизме недостаточно массивная мини-нептун не удержит атмосферу и станет похожа на суперземлю.
Возраст горячих мини-нептунов, обнаруженных у молодых звезд скоплений Яслей и Гиад, составил от 600 до 800 миллионов лет по данным исследователей. Это означает, что время фотоиспарения уже прошло. Однако возраст экзопланет недостаточен для потери массы за счет энергии ядра. При этом лишь четверть звезд, наблюдаемых в том же обзоре К2 и возрастом старше 800 миллионов лет, имела на орбите свой мини-нептун.
Авторы статьи предполагают, что рассматриваемые экзопланеты скорее всего теряют массу из-за тепла их ядер, чем вследствие фотоиспарения. Ученые признают, что нужны дальнейшие исследования для лучшего понимания механизмов фотоиспарения и потери массы за счёт энергии ядра, чтобы выяснить точную причину наблюдаемого «разрыва в размерах» экзопланет.
Подробный анализ результатов исследования представлен в статье. опубликованной в журнале The Astronomical Journal.