Сусідні світи можуть бути більше ніж на половину залиті водою

Два світи, що обертаються навколо крихітної зірки на відстані 218 світлових років від нас, здаються несхожими ні на що в нашій Сонячній системі.

Екзопланети отримали назви Kepler-138c і Kepler-138d. Обидва приблизно в 1,5 раза більші за радіус Землі, і обидва здаються мокрими світами, що складаються з товстої парної атмосфери та шалено глибоких океанів, які оповиті скелясто-металевим інтер’єром.

«Раніше ми вважали, що планети, які трохи більші за Землю, являють собою великі кулі з металу та каменю, як збільшені версії Землі, і тому ми назвали їх суперземлями», — каже астроном Бйорн Беннеке з Монреальського університету.

«Однак тепер ми показали, що ці дві планети, Kepler-138c і d, досить різні за своєю природою: велика частка всього їхнього об’єму, ймовірно, складається з води. Це перший раз, коли ми спостерігаємо планети, які можна впевнено ідентифікувати. як водні світи, тип планети, про існування якого астрономи теоретизували протягом тривалого часу».

Недавній аналіз іншого світу показав, що це може бути водний світ , але для підтвердження знадобляться подальші спостереження. За словами дослідників, їхня робота щодо двох океанічних планет Kepler-138 менш невизначена.

Розробка того, з чого складаються планети за межами нашої Сонячної системи (або екзопланети), зазвичай вимагає чимало детективної роботи. Вони дуже далеко й дуже тьмяні порівняно зі світлом зірок, навколо яких вони обертаються; прямі зображення дуже важко отримати, а згодом вони дуже рідкісні, і вони не показують багато деталей.

Склад екзопланети зазвичай визначається на основі її щільності, яка обчислюється за допомогою двох вимірювань – одного, зробленого на основі затемнення (або проходження) світла зірки планетою, а іншого – на основі радіальної швидкості зірки або «коливання».

Кількість зоряного світла, яке блокується транзитом, говорить нам про розмір екзопланети, з якого ми отримуємо радіус. Радіальна швидкість зумовлена ​​гравітаційним притягуванням екзопланети, яке розглядається як регулярне, але дуже невелике розширення та звуження довжини хвилі світла зірки, коли її притягують. Амплітуда цього руху може сказати нам, яку масу має екзопланета.

Отримавши розмір і масу об’єкта, ви можете обчислити його щільність.

Газоподібний світ, як Юпітер або навіть Нептун, матиме відносно низьку щільність. Скелясті світи, які багаті на метали, матимуть вищу щільність. З t 5,5 грамів на кубічний сантиметр Земля є найщільнішою планетою в нашій Сонячній системі; Сатурн має найменшу щільність, 0,69 грама на кубічний сантиметр.

Дані транзиту показують, що Kepler-138c і Kepler-138d мають радіуси в 1,51 раза більше, ніж Земля, а вимірювання їх відповідних буксирів на Kepler-138 дають нам маси у 2,3 і 2,1 раза більше, ніж у Землі, відповідно. Ці характеристики, своєю чергою, дають нам щільність приблизно 3,6 грама на кубічний сантиметр для обох світів – десь між скелястим і газоподібним складом.

Це дуже близько до крижаного місяця Юпітера Європи , який має щільність 3,0 грама на кубічний сантиметр. Випадково воно вкрите рідким світовим океаном під крижаним панциром.

«Уявіть собі більші версії Європи чи Енцелада, багатих водою супутників, що обертаються навколо Юпітера і Сатурна, але наближені до їхньої зірки», — каже астрофізик Керолайн Піолет з Монреальського університету, яка керувала дослідженням. «Замість крижаної поверхні Kepler-138c і d мали б великі оболонки з водяної пари».

Згідно з моделюванням команди, вода складала б понад 50 відсотків об’єму екзопланет, поширюючись на глибину приблизно 2000 кілометрів (1243 милі). Океани Землі, для контексту, мають середню глибину 3,7 кілометра (2,3 милі).

Але Kepler-138c і Kepler-138d знаходяться набагато ближче до своєї зірки, ніж Земля. Хоча ця зірка є маленьким холодним червоним карликом, така близькість зробить дві екзопланети набагато, набагато гарячішими, ніж наш світ. Вони мають орбітальний період 13 і 23 дні відповідно.

Це означає, що океани та атмосфера цих світів навряд чи будуть дуже схожі на наш океан, кажуть дослідники.

«Температура в атмосферах Kepler-138c і Kepler-138d, ймовірно, вище точки кипіння води, і ми очікуємо, що на цих планетах буде густа, щільна атмосфера, яка складається з пари», — говорить Піолет .

«Тільки під цією паровою атмосферою потенційно може бути рідка вода під високим тиском або навіть вода в іншій фазі, яка виникає під високим тиском, яка називається надкритичною рідиною».