Тайна космического исчезновения: НАСА разгадывает тайну сокращения экзопланет

Новое исследование, проведенное с помощью вышедшего из эксплуатации космического телескопа НАСА "Кеплер", возможно, наконец-то пролило свет на тайну "пропавших" экзопланет, которые находятся между суперземлями и субнептунами. Эти экзопланеты, похоже, теряют свои атмосферы и уменьшаются в размерах, и исследователи полагают, что нашли доказательство возможной причины этого: ядра этих планет выталкивают свои атмосферы изнутри.

Экзопланеты бывают разных размеров - от небольших каменистых планет до массивных газовых гигантов. Однако ученые заметили, что в диапазоне размеров от 1,5 до 2 раз превышающих размер Земли, экзопланеты отсутствуют. Этот "разрыв в размерах" озадачивал исследователей на протяжении многих лет, но теперь они, возможно, стали на шаг ближе к пониманию причин отсутствия этих планет.

По словам ведущего автора исследования Джесси Кристиансен (Jessie Christiansen), научного сотрудника Caltech/IPAC, "в настоящее время ученые подтвердили обнаружение более 5 000 экзопланет, но планет с диаметром в 1,5-2 раза больше Земли оказалось меньше, чем ожидалось. Сейчас ученые, занимающиеся изучением экзопланет, располагают достаточным количеством данных, чтобы утверждать, что этот пробел не является случайностью. Что-то происходит, что мешает планетам достигать таких размеров и/или оставаться на них".

Исследователи предполагают, что такой разрыв в размерах может объясняться тем, что некоторые субнептуны со временем теряют свои атмосферы. Если планета не обладает достаточной массой и гравитационной силой, она не может удерживать свою атмосферу, в результате чего она уменьшается до размеров суперземель, и между планетами этих двух размеров образуется разрыв.

В качестве возможных объяснений того, как эти планеты теряют свои атмосферы, рассматривались два механизма: потеря массы под действием ядра и фотоиспарение. Исследование позволило получить новые данные в пользу первого механизма.

Потеря массы под действием ядра происходит, когда излучение, исходящее из горячего ядра планеты, со временем постепенно вытесняет атмосферу. "Это излучение давит на атмосферу снизу, - объясняет Кристиансен. Считается, что этот механизм возникает гораздо позже жизни планеты, примерно через 1 млрд. лет ее существования.

С другой стороны, фотоиспарение происходит, когда атмосфера планеты сдувается под действием интенсивного излучения звезды-хозяина. В этом случае высокоэнергетическое излучение действует на планету как фен на кубик льда, вызывая рассеивание атмосферы. Считается, что фотоиспарение происходит в течение первых 100 млн. лет существования планеты.

Доктор Дэвид Армстронг, преподаватель астрофизики в Уорикском университете, так комментирует результаты исследования: "Этот результат является важным шагом в понимании разнообразия атмосфер экзопланет и их долгосрочной эволюции. Авторы показывают, что значительная часть планет с радиусами, в 1,5-2 раза превышающими земной, могла потерять свои атмосферы из-за внутреннего нагрева".

Доктор Лаура Крайдберг, исследователь экзопланет из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, добавляет свою точку зрения: "Данное исследование демонстрирует, что потеря массы под действием ядра может быть обычным процессом для планет субнептунового размера. Это новое доказательство, которое поможет нам понять интригующий пробел в популяции экзопланет".

В заключение следует отметить, что это новаторское исследование позволило получить ценные сведения о загадке "пропавших" экзопланет. Обнаружив доказательства, подтверждающие потерю массы ядром в качестве потенциального механизма исчезновения атмосфер и уменьшения размеров ядер, ученые стали еще на один шаг ближе к пониманию разнообразной природы экзопланет и их эволюции во времени.