Гиганты, состоящие почти из воздуха: почему молодые экзопланеты резко худеют после рождения
В Солнечной системе нет планет, которые можно было бы назвать по-настоящему "воздушными", и именно поэтому астрономам приходится искать их далеко за её пределами. Недавние наблюдения позволили впервые увидеть, как такие миры стремительно меняются в ранний период своей жизни. Оказалось, что молодые экзопланеты буквально сжимаются на глазах, теряя огромные объёмы атмосферы. Об этом сообщает Science focus.
Молодые миры в стадии трансформации
Объектом исследования стала система V1298 Тельца, расположенная в сравнительно близком для космических масштабов регионе. Её звезде около 20 миллионов лет, что по астрономическим меркам соответствует самому раннему этапу развития. Вокруг неё вращаются четыре экзопланеты, радиус которых в 5-10 раз превышает земной, тогда как масса больше лишь в 5-15 раз.
Такое сочетание параметров указывает на крайне низкую плотность вещества. По сути, эти планеты напоминают гигантские оболочки, заполненные разреженным газом. Подобные объекты долгое время оставались теоретической моделью, но теперь их свойства удалось измерить напрямую, что дополняет представления об экзопланетах и их разнообразии, обсуждаемые в обзоре про астрономические открытия.
Почему планеты "худеют"
Необычная "пухлость" молодых планет связана с активностью их звезды. Интенсивное излучение и высокая температура заставляют атмосферу сильно расширяться. В результате значительная часть газа постепенно уходит в космос, и планета начинает уменьшаться в размерах.
Учёные давно предполагали существование стадии так называемой младенческой пухлости, но ранее не удавалось зафиксировать этот процесс напрямую. Наблюдения показали, что планеты проходят через быструю фазу потери атмосферы, после чего их параметры приближаются к значениям, характерным для миров размером между Землёй и Нептуном.
"Эти планеты уже прошли через драматическую трансформацию, быстро потеряв большую часть своих первоначальных атмосфер и остыв быстрее, чем предсказывают стандартные модели, — говорит профессор Джеймс Оуэн из Имперского колледжа Лондона. — Но они все еще эволюционируют. В течение следующих нескольких миллиардов лет они продолжат терять атмосферу и значительно сожмутся".
Как удалось измерить их параметры
Ключевую роль сыграли транзиты — моменты, когда планеты проходят перед своей звездой и слегка ослабляют её свет. По глубине затмения астрономы определили радиус планет, а по регулярности событий — особенности их орбит.
Сложности возникли с внешними планетами системы: часть транзитов была пропущена, что создавало неопределённость. Команде пришлось просчитать сотни орбитальных сценариев с помощью компьютерных моделей. Когда все параметры удалось согласовать, массы планет определили по их гравитационному влиянию друг на друга — через небольшие смещения во времени транзитов. Аналогичные методы применяются и при изучении редких объектов, включая свободно плавающие планеты, не связанных со звёздами.
