Планета, которой не должно существовать
На основе статьи Суврат Махадеван, Гудмундур Кари Стефанссон и Меган Деламер.
Недавно группа астрономов сделала неожиданное открытие - они нашли массивную планету размером более чем в 13 раз превышающим земной, которая вращается вокруг маленькой тусклой красной звезды. Эта звезда в 9 раз меньше нашего Солнца по массе и ее свет в 100 раз менее ярок.
Представьте фермера, который ищет в курятнике куриные яйца, но вместо этого находит огромное страусиное яйцо. Вот так же астрономы почувствовали себя, когда обнаружили эту массивную планету.
По расчетам ученых, у маленькой красной звезды просто не могло быть достаточного количества вещества в протопланетном диске, чтобы сформировать столь огромную планету.
Это открытие заставляет астрономов пересмотреть существующие теории образования планет. Возможно, процесс формирования планетных систем гораздо сложнее, чем считалось ранее. Ученые надеются, что дальнейшее изучение этой необычной планеты поможет лучше понять закономерности возникновения и эволюции планет во Вселенной.
"Охотник за обитаемыми зонами"
Группа ученых из Пенсильванского университета в течение 10 последних лет разработала и построила новый прибор, способный обнаруживать свет от тусклых и холодных звезд на длинах волн, которые находятся за пределами чувствительности человеческого глаза - в ближнем инфракрасном диапазоне. В нём эти звезды испускают большую часть света.
Этот прибор получил название "Охотник за обитаемыми зонами" (Habitable Zone Planet Finder) и установлен на телескопе Хобби-Эберли в Техасе.
Диаметр зеркала этого телескопа - 9,2 м. Он может измерять небольшие изменения скорости звезды, вызванные гравитационным влиянием планеты (научные названия метода: спектрометрическое измерение лучевой (радиальной) скорости звёзд, или допплеровская спектроскопия).
Тридцать лет назад с помощью этой техники была открыта первая экзопланета - 51 Pegasi b, вращающаяся вокруг звезды, сравнимой по размером с Солнцем. С тех пор астрономы, подобно этой группе, значительно усовершенствовали данную методику и достигли высокой точности измерений, что позволяет обнаруживать планеты в обитаемых зонах звезд (зонах, в которых вода может существовать в жидком виде).
Пока эта техника неспособна находить планеты размером с Землю в обитаемых зонах звезд, подобных Солнцу. Однако у тусклых холодных звезд M-типа доплеровский сдвиг для планет такого размера будет заметнее. Меньшая масса звезды приводит к тому, что гравитационное влияние планеты на неё сильнее, а меньшая светимость - к более близкой обитаемой зоне и короткому периоду обращения планеты, что тоже облегчает её обнаружение.
Именно такие планеты у малых звезд и были главной целью создания нового инструмента. Поэтому открытие массивной планеты у тусклой M-звезды LHS 3154 стало полной неожиданностью для ученых, как находка страусиного яйца в курятнике.
LHS 315b: планета, которая не должна была существовать
Планеты образуются в дисках из газа и пыли. Эта пыль сваливается в пылевые зерна, которые затем разрастаются до размера валунов и в конечном итоге объединяются в твёрдое планетное ядро. Как только ядро сформировано, планета может посредством силы гравитации притягивать твёрдые частицы пыли, а также окружающий газ, такой как водород и гелий. Но для этого ей нужно иметь большую массу и аккумулировать на себе много материала. Такой способ формирования планет называется аккрецией ядра.
У такой маломассивной звезды, как LHS 3154, всего в 9 раз тяжелее Солнца, должен быть соответственно маломассивный протопланетный диск.
Художественная интерпретация LHS 3154
Типичный диск вокруг такой тусклой звезды попросту не должен иметь достаточно твёрдого вещества или массы, чтобы сформировать достаточно тяжёлое для создания такой планеты ядро. Компьютерные модели показали, что для этого диск должен быть как минимум в 10 раз массивнее, чем обычно.
Другая теория формирования планет, гравитационная нестабильность, при которой газ и пыль диска прямо коллапсируют (быстро сжимаются) в планету, также не может объяснить образование такой планеты без наличия очень массивного диска.
Планеты вокруг самых распространенных звезд
Тусклые и холодные звезды класса M - самые распространенные звезды в нашей Галактике. Во вселенной DC комиксов родная планета Супермена Криптон вращалась вокруг красного карлика.
Астрономы знают, в том числе благодаря открытиям с помощью "Охотника за обитаемыми зонами" и других инструментов, что гигантские планеты на близких орбитах вокруг самых массивных звезд M-типа встречаются по крайней мере в 10 раз реже, чем вокруг звезд, подобных Солнцу. И до недавнего времени не было известно ни одной такой массивной планеты на близкой орбите у наименее массивных красных карликов - пока не была открыта LHS 3154b.
Понимание того, как формируются планеты у наших самых холодных "соседей", поможет нам разобраться в общих принципах планетообразования и в особенностях возникновения скалистых миров у самых распространенных типов звезд. Данные исследования также могут прояснить, способны ли звезды класса M поддерживать жизнь на планетах.
