Чем молодая экзопланета отличается от старой?
Новое исследование сравнивает молодые и старые экзопланеты. Ученые хотят понять, как миры сжимаются, мигрируют и эволюционируют со временем. Это проливает свет на давние астрономические загадки. Среди них “пустыня горячих Нептунов” и “долина радиусов”.
Размер имеет значение: молодые планеты больше
Исследователи изучили планеты в системах моложе одного миллиарда лет. Они сравнили их с планетами в более старых системах. Оказалось, что молодые планеты в среднем крупнее и менее плотные, чем их старшие собратья схожей массы.
Почему так происходит? Со временем планеты теряют часть своей атмосферы. Этот процесс называется фотоиспарением. Интенсивное излучение родительской звезды нагревает верхние слои атмосферы планеты. В итоге легкие газы, такие как водород и гелий, улетучиваются в космос.
Объяснение “долины радиусов”
Фотоиспарение помогает объяснить загадочное явление – “долину радиусов”. Астрономы заметили, что существует не так много планет с радиусом примерно в 1.5-2 раза больше земного. Планеты бывают либо меньше (каменистые суперземли), либо значительно больше (газовые субнептуны).
Молодые планеты изначально могут иметь разные размеры. Однако со временем фотоиспарение действует на них по-разному.
* Планеты поменьше, расположенные близко к звезде, могут полностью потерять свою первичную атмосферу. От них остается только каменистое ядро. Так они становятся суперземлями.
* Более крупные планеты имеют достаточно сильную гравитацию. Она удерживает хотя бы часть их газовой оболочки. Они остаются субнептунами, хотя и уменьшаются в размере.
Именно этот процесс “усушки” атмосферы и создает разрыв, или “долину”, в распределении планет по размерам.
Миграция планет и “пустыня горячих Нептунов”
Исследование также подтверждает, что планеты со временем мигрируют ближе к своим звездам. Это еще одна важная часть эволюции планетных систем.
Молодые планеты размером с Нептун часто находят на относительно далеких орбитах. Но со временем гравитационные взаимодействия в системе могут вытолкнуть их ближе к звезде.
По мере приближения к звезде планета подвергается все более интенсивному излучению. Это ускоряет потерю атмосферы. Многие “горячие Нептуны” могут просто не выжить на близких орбитах. Их атмосфера испаряется полностью, оставляя голое ядро, либо же они разрушаются.
Это объясняет еще одну загадку – “пустыню горячих Нептунов”. Так называют область вокруг звезд, где почти не встречаются планеты размером с Нептун на очень коротких орбитах (с периодом обращения меньше нескольких дней). Похоже, что такие экзопланеты либо быстро эволюционируют во что-то меньшее, либо разрушаются.
Собирая пазл эволюции планет
Это исследование объединяет данные наблюдений с теоретическими моделями. Оно помогает составить более полную картину того, как формируются и изменяются планетные системы. Сравнивая молодые и старые миры, ученые могут проследить их жизненный путь. Они видят, как изначальные свойства планет меняются под воздействием звездного излучения и динамических процессов в системе.
Понимание эволюции миров за пределами Солнечной системы позволяет нам лучше понять и наше собственное место во Вселенной. Изучение разнообразных экзопланет продолжает открывать новые удивительные факты о космосе.
Добавить комментарий