Астрофизики нашли объяснение, почему экзопланет вдвое крупнее Земли так мало
Космические телескопы «Кеплер» и TESS расширили наше представление о том, какими бывают планеты вне Солнечной системы. Инструменты «Джеймса Уэбба» и наземные обсерватории каждый день дополняют эти знания, но есть проблема, объяснение которой долго не удавалось найти. Распределение размеров более чем пяти с половиной тысяч подтвержденных экзопланет имеет заметный провал в диапазоне около двух радиусов Земли.
Эту аномалию астрофизики и астрономы предсказали давно, более 40 лет назад, на основании вероятности миграции планет по планетарной системе. Идея была в том, что, приближаясь к звезде, мини-нептуны (газовые карлики), ледяные гиганты (планеты, похожие на Уран и Нептун) и суперземли (каменистые планеты, имеющие радиус в диапазоне 1,2-2 земных) теряют часть своего вещества. Однако эта теория имеет множество недочетов. В частности, она недостаточно хорошо предсказывает в симуляциях реальное положение вещей в нашей и других известных планетарных системах.
Команда исследователей из Института астрономии общества Макса Планка (MPIA) уже несколько лет пытается улучшить существующие модели, описывающие эволюцию планетарных систем. Предыдущая их работа 2020 года существенно приблизила результат симуляции к реальности.
Теперь ученые сделали следующий важный шаг и среди прочего добавили в расчеты динамику поведения молекулярной воды в разных условиях. Это решение оказалось невероятно плодотворным: в результате симуляция показала распределение размеров экзопланет, которое очень близко к действительно наблюдаемому.
Новая научная работа опубликована в рецензируемом журнале Nature Astronomy, ее текст находится в открытом доступе. Авторы предложили следующее объяснение феномена «дефицита суперземель».
Мини-нептуны, как и их более крупные «родственники» — ледяные гиганты, — формируются во внешней части протопланетного диска. Там находится большая часть вещества, которое астрофизики называют льдом, то есть все, что имеет температуру замерзания выше 100 кельвин: вода, аммиак, метан. Рано или поздно гравитационные возмущения от более крупных планет могут вынудить тела радиусом в диапазоне от полутора до четырех земных мигрировать.
Когда мини-нептун приближается к светилу, его сравнительно тонкая атмосфера из гелия и водорода начинает интенсивно улетучиваться под действием излучения звезды. Этот процесс предсказывали ранее. А вот новшество свежей научной работы — эффект от нагрева «льдов» (особенно воды) в составе экзопланеты. Подробная симуляция показала, что, испаряясь, это вещество формирует гораздо более плотную и объемную атмосферу, чем считалось ранее.
Поскольку наши инструменты не позволяют отдельно измерять радиус «твердой» части экзопланеты и толщину ее атмосферы, для земных обитателей такие мини-нептуны выглядят существенно больше. В основном их размеры в симуляции оказались ближе к 2,4 радиуса нашей планеты, что хорошо согласуется с результатами наблюдений. Проще говоря, приближаясь к звезде, газовые карлики теряют небольшую часть вещества, но заметно прибавляют в объеме.
Суперземли, в свою очередь, ведут себя немного иначе. Каменистые планеты формируются близко к светилу, и, даже если успевают собрать много легкого вещества, большую его часть со временем уносит излучением звезды. Сохранить большой диаметр у них получается только при формировании на большом удалении от нее, а это редкость. Если же каменистая экзопланета с рождения или в результате миграции оказывается ближе к звезде, она быстро «усыхает».
Исследователи из MPIA не считают свою улучшенную модель совершенной — в ней по-прежнему много неточностей. В частности, именно для суперземель симуляция показала наибольшее расхождение с данными наблюдений. И это намекает на дальнейшее направление работы ученых.
Тем не менее новые результаты позволяют лучше понять эволюцию планетарных систем. В особенности то, как внедрение в симуляции более полных моделей поведения вещества даже на самых малых масштабах помогает существенно повысить точность финального результата.
Telegram 
Дзен 
VK Недавняя модификация ускорителя частиц позволила провести измерения, о которых теоретики рассуждали более 50 лет.
Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии