Наше пребывание на удивительной, поддерживающей жизнь Земле может дать нам ложное представление о том, какова Вселенная на самом деле. Но наша планета с голубым небом и умеренным климатом — это скорее исключение, когда речь заходит о других мирах. В нашей Солнечной системе нет ничего похожего на Землю, и исследования экзопланет подтверждают это. Хотя некоторые экзопланеты имеют намёки на пригодность для жизни, большинство из них крайне негостеприимны.
Ультракороткие планеты (УКП) — один из примеров таких враждебных миров. УКП следуют по орбитам короче одного земного дня, то есть они очень близко к своим звёздам. Они настолько близки, что их поверхности расплавлены, и они, вероятно, потеряли свои атмосферы из-за интенсивного излучения звёзд. Эти планеты также в опасности: их может разорвать мощная гравитационная сила звёзд, или они могут спиралевидно упасть на свои звёзды и быть полностью уничтоженными.
Астрономы, работающие с данными, полученными с помощью TESS и других инструментов, обнаружили УКП, который следует по чрезвычайно короткой орбите — 5 часов 22 минуты вокруг своей звезды. Они представили свои результаты в новом исследовании, опубликованном в журнале «Astronomy and Astrophysics» под названием «Планета размером с Землю на орбите 5,4 часа вокруг ближайшей звезды K-карлика». Ведущий автор — Кая Хан Тас из Института астрономии Антона Паннекука при Амстердамском университете в Нидерландах. Статью можно найти на сервере препринтов arXiv.
Планету назвали TOI-2431 b, и всё в ней экстремально. Она совершает более четырёх оборотов за один земной день, что делает её одной из экзопланет с самым коротким периодом, когда-либо обнаруженных. На данный момент подтверждено существование более 6000 экзопланет, и чуть более 100 из них — УКП.
Вероятно, планета приливно заблокирована, а температура её поверхности превышает 2000 кельвинов (1700 °C / 3140 °F), что означает, что это, скорее всего, мир лавы. В то время как Земля прошла фазу океана магмы в свои ранние годы, она вскоре остыла и затвердела, подготовив почву для жизни. У этой планеты такого шанса не было.
Масса экзопланеты составляет 6,2 массы Земли при радиусе в 1,5 радиуса Земли, что говорит о её прошлом. Это говорит о том, что когда-то она была больше, но со временем её литосфера была разрушена интенсивным звёздным излучением, и сейчас она представляет собой лишь каменное ядро.
Согласно авторам, короткий период обращения TOI-2431 b указывает на то, что она подвержена сильным приливным взаимодействиям со своей звездой, что может привести к приливной деформации и распаду орбиты. Сильное гравитационное притяжение звезды деформирует TOI-2431 b, а её меньшая ось примерно на 10 % короче, чем большая ось.
Помимо того, что эта планета является аномалией, она может служить своего рода наблюдательной лабораторией для изучения экстремальных планетарных явлений. Поскольку её звезда довольно яркая, у экзопланеты высокий показатель спектроскопии излучения (ESM) — 27, и, по словам авторов, это означает, что планета «одна из лучших УКП-систем для анализа атмосферных фазовых кривых».
Эмиссионная спектроскопия создаёт график света, исходящего от объекта на разных длинах волн, в данном случае — атмосферы экзопланеты. Она показывает, какие химические элементы и молекулы присутствуют. ESM ранжирует экзопланеты по их желательности для последующих атмосферных исследований с помощью спектроскопии для таких телескопов, как JWST, у которого ограниченный срок службы и гораздо больше целей, чем он может достичь.
Но самое интересное в этой планете — её предстоящая гибель.
Предел Роша или радиус Роша — это расстояние от более массивного тела, которое менее массивное тело не должно пересекать, если оно хочет выжить. Внутри предела Роша мощная гравитация звезды может разорвать планету на части. Планеты могут сделать то же самое с лунами, и астрономы считают, что кольца Сатурна могут быть останками других лун, которые были разорваны после пересечения предела.
Приливные взаимодействия со своей звездой не только деформируют планету, но и рассеивают орбитальную энергию, «приводя к постепенному спиралевидному приближению планеты к своей звезде», — пишут авторы.
TOI-2431 b приближается к этому пределу. «Мы подсчитали, что текущий период обращения лишь на 30 % больше периода Роша, и что у него ожидается временная шкала орбитального затухания всего ∼31 млн лет», — объясняют авторы. В астрономических терминах это опасно близко к разрушению, где 31 миллион лет — лишь крошечная часть 4,5-миллиардной жизни Земли.
Далёкая планета, подобная TOI-2431 b, не имеет большого значения в нашей повседневной жизни. Но она и другие подобные ей помогают понять, каково место человечества во Вселенной. Каждая экзопланета, независимо от того, насколько она негостеприимна и ужасна, — это часть космической головоломки, в которой мы оказались. Они показывают нам, насколько мы удачливы, насколько маловероятна наша цивилизация и насколько удивительны Земля и все её формы жизни.
Если мы ненадолго задумаемся об этом, мы поймём, почему важно строить телескопы и изучать космос. Даже раскалённый мир лавы без атмосферы, вытянутый и движущийся по спирали к своей гибели, несёт важные уроки, выходящие за рамки его статистики и свойств. Возможно, эти ужасные миры научат нас смирению, и мы перестанем воспринимать биосферу Земли как должное.