Дефицит экзопланет небольших размеров объяснили эрозией их атмосферы

Среди почти 4400 далеких экзопланет, известных на сегодня, встречаются миры самых разных размеров — от миниземель диаметром меньше нашей до газовых гигантов в разы крупнее Юпитера. Некоторые из них обнаруживают чаще других. Например, большие и близкие к своим звездам горячие юпитеры просто легче заметить.

Однако на промежутке размеров от 1,5 до двух радиусов Земли — между каменистыми землеподобными телами и небольшими мини-нептунами с густой газовой оболочкой — возникает загадочный провал. Таких планет настолько мало, что астрономы говорят о «провале среди планет малого радиуса», или «провале Фултона» — явлении, которое до сих пор требует объяснения. Например, некие, пока не известные механизмы, действующие при формировании планет, могут затруднять появление тел таких размеров. Или же подобные небольшие тела просто слабее удерживают атмосферу, и она со временем улетучивается.

Таким образом, предполагается, что планеты радиусом 1,5-2 земного появляются не реже обычных, но «усыхают» со временем. Поэтому американские астрономы решили сопоставить возрасты известных экзопланет в районе «провала Фултона» (напомним, планеты формируются вместе со своими звездами, что и позволяет довольно точно узнать время их появления). Статья Трэвора Дэвида (Trevor David) и его коллег опубликована в The Astronomical Journal.

Авторы исследования использовали данные обзора экзопланет California-Kepler Survey, отобрав лишь тела размерами менее 10 радиусов Земли и определив возраст их материнских звезд по спектру и колебаниям яркости. Далее экзопланеты разделили на две группы: молодые (возрастом менее двух миллиардов лет) и старые (Земля относилась бы ко вторым — нашей планете около 4,6 миллиарда лет).

Те немногие экзопланеты, которые находятся непосредственно в «провале Фултона», в двух группах оказались слегка разными. Среди молодых их вовсе не было в районе 1,6 радиуса Земли, среди старых — около 1,8. По мнению ученых, это прямо свидетельствует о том, что такие экзопланеты действительно «усыхают» со временем: мини-нептуны теряют атмосферу.

Остается вопрос, почему это происходит. На этот счет существуют две версии. Одна объясняет улетучивание атмосферы давлением излучения и потока частиц со стороны материнской звезды. Другая связывает это с остыванием ядра самой планеты, тепло которого стимулирует испарение ее атмосферы. К сожалению, полученные Дэвидом и его коллегами данные согласуются с обеими этими гипотезами, и загадка провала остается до конца нерешенной.