Исследуя планетарную систему HD 63433, астрономы обнаружили необычную экзопланету размером с Землю. По мнению команды, сделавшей открытие, одно её полушарие покрыто расплавленной лавой и всегда обращено к своей звезде, а второе — холодное, с этой стороны вечная ночь. Феномен называется приливной/гравитационной блокировкой.
Авторы — Бенджамин Капистрант из Университета Флориды и Мелинда Соарес-Фуртадо из Висконсинского университета в Мадисоне. На съезде Американского астрономического сообщества в Новом Орлеане они представили доклад об открытии, в котором описали новый объект HD 63433 d.
Как учёные находят экзопланеты?
Это не так просто, но в арсенале астрономов есть надёжные инструменты. В 2009 году NASA запустило космическую обсерваторию «Кеплер», целью которой было обнаружение и изучение экзопланет. Благодаря этому аппарату специалисты получили огромное количество информации о том, какие типы планет существуют и где они находятся. Но до сегодняшнего дня есть сложности с детальным их изучением. Например, мы можем знать, насколько велик объект, но невозможно выяснить, из чего он состоит, какова структура коры, мантии и т. п. Но исходя из положения планеты в своей системе, а также ряда других результатов наблюдения, можно предположить, что собой представляет поверхность экзопланет — от огненной лавы до промёрзших скал.
После миссии «Кеплера» NASA запустило ещё один аппарат — космический телескоп TESS для изучения экзопланет. «Кеплер» и TESS выявляли экзопланеты при помощи транзитного метода. Его суть в том, что используется наблюдение за изменениями светимости звезды, когда планета проходит перед ней и телескопом. Конечно, работает это только для тех систем, в которых экзопланеты вращаются в плоскости между родительской звездой и Землёй. По мере своего прохождения по орбите объект будет блокировать небольшую видимую часть света своей звезды. Если такие изменения происходят с определённой периодичностью, можно сказать, что в системе есть экзопланета.
По частоте пульсаций светимости учёные рассчитывают время оборота экзопланеты вокруг центральной звезды. В свою очередь, это позволяет определить, на каком расстоянии объект находится от светила. Кроме того, астрономы могут оценить количество света и тепла, попадающих на поверхность планеты в такой системе, а также температуру объекта. Транзитный метод позволяет определить размер объекта.
Однако исследователям недостаточно этой информации для того, чтобы понять по-настоящему «жизнь» экзопланеты и её потенциал в плане существования живых организмов. Для этого необходимо знать состав поверхности небесного тела и атмосферы, если она есть. Но давайте ближе к сути открытия.
Лавовый мир HD 63433 d
В молодой системе, где учёные Капистрант и Соарес-Фуртадо сделали своё открытие, ранее были обнаружены две экзопланеты, вращающиеся вокруг звезды типа G. Это светило солнечного типа с диапазоном температуры и размера, сравнимым с Солнцем. Экзопланета получила название HD 63433 d.
Возраст её насчитывает около 400 миллионов лет, что на порядок меньше земного, а диаметр примерно в 1,1 раза больше, чем у Земли. HD 63433 проходит мимо своей звезды по орбите, которая в 8 раз меньше, чем у Меркурия. Это означает, что планета чрезвычайно горячая — температура поверхности составляет около 1 257 °C. Учёные предполагают, что на экзопланете практически нет атмосферы — она просто не может образоваться в таких условиях.
Исследователи сделали вывод о наличии мира, на одном полушарии которого «бушуют» раскалённые моря лавы. Кроме того, там должна быть очень высокая вулканическая активность. Среди других примеров раскалённых экзопланет — CoRoT-7b и Kepler-10b. Однако в случае с HD 63433 d горячая лишь одна половина планеты. Другая постоянно находится в темноте на протяжении всего цикла оборота вокруг звезды.
На сегодня HD 63433 d — самая молодая известная человечеству планета с точно измеренным возрастом. Это открытие даёт учёным шанс понять процессы эволюции планет, размеры которых сопоставимы с Землёй. Авторы исследования надеются, что им удастся выяснить факторы, влияющие на образование атмосферы, а также узнать основные физические процессы, происходящие на поверхности.
«Экзопланете HD 63433 и двум ранее известным и более крупным объектам системы HD 63433 предрешено сыграть важную роль в понимании эволюции планетных систем в первый миллиард лет после формирования», — говорят авторы в своём докладе.
Не только лава
Также важны исследования и HD 88986 b — экзопланеты, недавно обнаруженной другой группой астрономов с использованием ещё одного инструмента с названием SOPHIE. Астрономы определили, что масса HD 88986 b составляет 17 земных, её диаметр в два раза больше, чем у Земли. Оборот вокруг своей звезды планета совершает за 146 дней.
«Это мини-Нептун с самым долгим периодом обращения среди малых планет. Большинство объектов, которые мы обнаружили и измерили по массе и радиусу, имеют короткие орбиты, обычно менее 40 дней», — говорит соавтор Неда Хейдари из Института астрофизики Парижа (IAP). — Для сравнения: даже в нашей Солнечной системе Меркурию, самой близкой к Солнцу планете, требуется 88 дней, чтобы совершить свой путь по орбите. Отсутствие обнаруженных нами объектов иного типа создаёт трудности в понимании того, как планеты формируются и эволюционируют в других системах. HD 88986 b на сегодня имеет самую длинную орбиту среди разнообразия маленьких известных нам планет».
Атмосфера HD 88986 b также холоднее и составляет 190 °С. Астроном Томас Уилсон из Университета Уорика описал HD 88986 b как «мини-Нептун с орбитой Меркурия или Венеры».
Эти два открытия дают информацию, необходимую для понимания процесса планетообразования. Астрономы, изучая молодые экзопланеты, смогут выяснить, что из себя представляли планеты Солнечной системы на заре её существования.
