Телескоп "Хаббл" обнаружил сверхлегкие планеты

Ученые с помощью космического телескопа "Хаббл" смогли оценить плотность экзопланет в звездной системе Kepler-51, находящейся в 2400 световых лет от Земли. Все три планеты оказались сверхлегкими, аналогов которым в Солнечной системе нет. Описание открытия предварительно опубликовано на сайте arXiv.org.

"Хаббл" обнаружил планетную систему у похожей на Солнце звезды Kepler-51 в созвездии Лебедя еще в 2012 году, но до последнего времени не хватало данных, чтобы рассчитать их плотность. Недавние наблюдения позволили астрономам получить данные о размере, массе и некоторых особенностях химического состава трех из четырех известных планет системы: Kepler-51 b, Kepler-51 c и Kepler-51 d.

Хотя по размерам эти экзопланеты сравнимы с Сатурном и Юпитером, они примерно в сто раз легче газовых гигантов Солнечной системы — их плотность составляет менее 0,1 грамма на кубический сантиметр. Для сравнения, примерно такую плотность имеет сахарная вата. Это самые легкие из всех когда-либо обнаруженных экзопланет.

Ученые говорят об открытии нового класса сверхлегких планетных тел, которые, возможно, представляют собой кратковременную переходную фазу в эволюции планет. Их огромные размеры связаны с наличием мощного слоя атмосферы, состоящей из водорода и гелия с примесью метана. Во внешних слоях атмосферы ученые не обнаружили воду.

"Это было совершенно неожиданно, — приводятся в пресс-релизе Колорадского университета в Боулдере слова первого автора статьи Джессики Либби-Робертс (Jessica Libby-Roberts). — Мы планировали наблюдать за крупными водосодержащими молекулами, но их просто не было".

Нижние слои недоступны для наблюдений из-за метановой дымки и плотных облаков, непрозрачных для приборов. Возможно, эти облака насыщены мелкими кристаллами соли, также как облака Титана — самого крупного спутника Сатурна.

Сравнивая спектры трех планет Kepler-51 между собой и с другими газовыми планетами за пределами Солнечной системы, авторы пришли к выводу, что образование облаков, или дымки связано с температурой планеты — чем больше остывает планета, тем более мутной она становится.

Сама система Kepler-51 очень молодая — ей всего 500 миллионов лет (для сравнения возраст Солнечной системы — более 4,5 миллиардов). Ее планеты еще находятся в стадии развития. Ученые предполагают, что они образовались намного дальше от своей звезды, за пределами "снеговой линии", а теперь мигрируют внутрь системы, теряя свою ледяную составляющую, сбрасывая в окружающее пространство миллиарды тонн вещества в секунду. Если этот процесс будет длиться достаточно долго, то планеты сильно уменьшатся в размерах.

По расчетам ученых, ближайшая к звезде планета Kepler-51 b через миллиард лет будет выглядеть как уменьшенная и более горячая версия Нептуна. Подобный тип планет — самый распространенный по всему Млечному Пути. А Kepler-51 d, расположенная дальше от звезды, скорее всего, так и останется сверхлегкой гигантской планетой, хотя и потеряет часть своей атмосферы.

"Эта система представляет собой уникальную лабораторию для проверки теорий ранней эволюции планет", — говорит еще один автор исследования Закори Берта-Томпсон (Zachory Berta-Thompson).

Ученые надеются, что космический телескоп "Джеймс Уэбб", который заменит на орбите "Хаббл", с его большей чувствительностью к длинным инфракрасным волнам, позволит детальнее изучить состав сверхлегких планет.