Вчені виявили планету, яка може перетворитися на водний світ

Загадкова екзопланета всього за 138 світлових років від Землі може перебувати в процесі трансформації.

Аналіз екзопланети під назвою HD-207496b показує, що світ, який має масу та радіус Землі в 6,1 і 2,25 рази відповідно, має газову атмосферу, глобальний океан або суміш обох – і це може бути зменшується, щоб стати суперземлею.

Це може допомогти астрономам розгадати таємницю виявлення екзопланет, розрив між масами скелястих планет, більших за Землю, і газоподібних планет, менших за Нептун. Але ми розглянемо цю загадкову екзопланету ближче, щоб охарактеризувати її атмосферу.

Це різноманітна галактика з багатьма дуже різними екзопланетами. На момент написання цієї статті астрономи виявили та підтвердили близько 5300 світів за межами Сонячної системи, причому майже вдвічі більше непідтверджених кандидатів.

Маючи цю інформацію, вчені можуть проводити статистичні аналізи, щоб з’ясувати тенденції розвитку планетних систем. І одна цікава річ, яку ми дізналися, полягає в тому, що екзопланет, які мають масу в 1,5-2 рази більше Землі, з орбітами коротшими приблизно за 100 днів, кричуща нестача.

Це відоме як долина малого радіуса планети. Під нею ми зазвичай знаходимо скелясті світи, такі як Земля, Венера та Марс ; ми називаємо їх суперземлями.

Над ним ми знаходимо світи з густою атмосферою, як мініатюрні Нептуни, і ми називаємо їх міні-Нептунами.

Причини долини не зовсім ясні, але все більше доказів починає припускати, що близька близькість до головної зірки має щось спільне з цим. Цілком можливо, що нижче певного критичного порогу екзопланета просто не має достатньої маси, щоб підтримувати гравітаційний тиск на свою атмосферу (газ випаровується випромінюванням зірки).

Ми виявили кілька світів , які містять підказки про цей процес , і вчені шукають більше, використовуючи High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) на 3,6-метровому телескопі Європейської південної обсерваторії в обсерваторії Ла Сілла в Чилі, продовжуючи дослідження. про кандидатів, визначених космічним телескопом НАСА для пошуку екзопланет TESS.

Саме це привело міжнародну групу під керівництвом астрофізика Сусани Баррос з Університету Порту в Португалії до HD-207496b.

TESS шукає екзопланети, дивлячись на клаптик неба, його чутливі інструменти налаштовані на дуже слабкі провали в зоряному світлі, які можуть бути доказом того, що орбітальна екзопланета проходить або проходить між нами та зіркою.

Якщо ці транзити відбуваються регулярно, астрономи можуть легко зробити висновок про наявність орбітального тіла та визначити його період.

Якщо відома яскравість зірки, то глибина провалів проходження – скільки зоряного світла заблоковано – дозволяє астрономам обчислити радіус орбітального тіла.

HARPS виявляє інший показник. Коли екзопланета обертається навколо зірки, вона застосовує власне гравітаційне тяжіння. Технічно екзопланета не обертається навколо зірки; швидше, два тіла обертаються навколо спільного центру мас, відомого як барицентр . Оскільки зірки набагато масивніші за свої світи, вони мало рухаються, натомість лише щохвилини погойдуються на місці.

Це те, що HARPS може виміряти. Коли зірка рухається до нас і від нас, довжина хвилі її світла змінюється, стискаючись, коли зірка наближається, і розтягуючись, коли зірка віддаляється. Скільки рухається зірка, залежить від маси екзопланети, тож астрономи можуть обчислити й це.

Коли ви дізнаєтеся масу та радіус екзопланети, ви можете скласти їх разом, щоб обчислити її щільність. Тут стає справді цікаво, тому що за щільністю можна зробити висновок, з чого складається екзопланета.

Коли TESS підібрав екзопланету поблизу радіусної долини з радіусом, що у 2,25 раза перевищує земний, і орбітою 6,44 дня з помаранчевою карликовою зіркою під назвою HD-207496, вони звернулися до HARPS, щоб ближче розглянути її. Дані HARPS показали, що маса HD-207496b приблизно в 6,1 раза перевищує масу Землі.

Це означає, що щільність екзопланети становить близько 3,27 грама на кубічний сантиметр. Це значно менша щільність, ніж земні 5,51 грама на кубічний сантиметр, і означає, що склад HD-207496b не є повністю кам’янистим. Тому дослідники провели моделювання, щоб побачити, з чого складається світ.

«Ми виявили, що HD-207496b має нижчу щільність, ніж Земля, і, отже, ми очікуємо, що в його складі буде значна кількість води та/або газу», — пишуть дослідники у своїй статті . «З моделювання внутрішньої структури планети ми робимо висновок, що планета має або багату водою оболонку, або багату газом оболонку, або суміш обох».

Моделювання випаровування показує, що якщо екзопланета має насичену газом атмосферу водню та гелію, цей стан є тимчасовим: зірка повністю знищить екзопланету протягом 520 мільйонів років. Також можливо, що атмосфера вже зникла, і HD-207496b вже є голим океанським світом.

«Загалом, — пишуть дослідники , — ми очікуємо, що планета матиме і воду, і H/He оболонку, і буде знаходитись між обома цими моделями».

Зірка HD-207496 відносно молода, їй близько 520 мільйонів років. Це означає, що це рідкісна можливість вивчити молодість однієї з цих екзопланет до перетворення на голу супер-Землю, якщо це справді є для HD-207496b.

Подальші дослідження, щоб охарактеризувати атмосферу, якщо вона є, мають розкрити справжню природу – і остаточну долю – цього таємничого світу.