Две молодые экзопланеты, классифицируемые как мини-Нептуны, были обнаружены международной группой астрономов. Ученые полагают, что активное испарение их атмосфер может привести к образованию каменистых планет, подобных Земле.
Мини-Нептуны, также известные как газовые карлики, представляют собой класс экзопланет, структура которых схожа со структурой Нептуна в нашей Солнечной системе, однако их масса меньше. Эти планеты обладают плотным каменистым ядром и обширной газовой оболочкой, преимущественно состоящей из водорода и гелия.
В двух недавних исследованиях (1, 2), опубликованных в одном выпуске журнала The Astronomical Journal, международная группа ученых заявила об открытии двух молодых мини-Нептунов, у которых под воздействием звёзд-родителей происходит потеря атмосферы. Исследователи смогли зафиксировать процесс испарения атмосферы газовых карликов, опираясь на данные, полученные гавайской обсерваторией Кека ( W. M. Keck Observatory) и космического телескопа «Хаббл» (Hubble Space Telescope).
«Предположение о том, что атмосфера молодых мелких мини-нептунов испаряется, высказывалось большинством астрономов. По словам Майкла Чжана ( Michael Zhang), являясь ведущим автором обоих исследований, аспирант Калифорнийского технологического института. — Ранее никому не поддавалось наблюдение самого процесса испарения».
Непосредственные наблюдения за испарением атмосфер газовых карликов служат подтверждением одной из теорий, объясняющих формирование суперземель. Эта теория предполагает, что если мини-нептун обладает недостаточной массой и расположен в непосредственной близости от своей звезды, то рентгеновское и ультрафиолетовое излучение звезды может привести к потере экзопланетой первичной атмосферы за сотни миллионов лет. В результате испарения на месте газового карлика формируется суперземля — каменистая планета, схожая с Землей, но с уменьшенным радиусом. Согласно этой теории, такая суперземля может удержать остатки атмосферы, аналогичной земной.
Помимо самого процесса испарения, астрономы обратили внимание на любопытную деталь: газ из атмосферы мини-нептуна TOI 560.01, обращающегося вокруг своей звезды всего за 6,4 дня, в основном улетает в направлении светила. Дальнейшие исследования других мини-нептунов помогут определить, является ли ситуация с TOI 560.01 закономерностью или же уникальным случаем.
«Это оказалось неожиданным, поскольку большинство моделей предполагают, что газ должен двигаться от звезды, — отмечает профессор планетарных наук Калифорнийского технологического института Хизер Кнутсон ( Heather Knutson), консультант Чжана и один из авторов исследования. «Предстоит еще многое выяснить о природе этих газовых потоков».
Система HD 63433, включающая жёлтый карлик и два мини-Нептуна – HD 63433b и HD 63433c, также имела свои отличительные черты. Исследование демонстрирует, что атмосфера HD 63433c, обладающая радиусом в 2,67 раза превышающим земной, подвергается активному испарению. Второй мини-Нептун, HD 63433b (который меньше первого и расположен ближе к звезде), скорее всего, уже утратил свою изначальную атмосферу.