• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.07.2021
Александр Березин
10
4 306

Планеты вокруг крупных звезд «распухли» от легких газов

❋ 5.3

Чем крупнее звезда, тем в норме больше средний радиус ее планет. До недавних пор причины этого были не вполне ясны. Сейчас астрономы показали, что ситуацию нельзя объяснить только тем, что у крупных звезд массивнее и планеты: как оказалось, важную роль играет совсем другой фактор.

©NASA/JPL-Caltech / Автор: Артем Фомин

Из 4434 кандидатов в экзопланеты основную часть обнаружили у красных карликов — звезд малой массы и размеров. Те планеты, что находятся вокруг более массивных звезд — оранжевых карликов, как альфа Центавра B или желтых карликов, как наше Солнце, — в среднем показывают более крупные размеры. В новой работе, готовящейся к публикации в Astronomy & Astrophysics, международная группа исследователей показала причины этой закономерности. Дело оказалось не только в массе, но и в другом химическом составе планет у более массивных звезд. С текстом соответствующей статьи можно ознакомиться на сервере препринтов arXiv.org.

Реальные причины того, почему радиус планет у более массивных звезд больше, чем у менее массивных светил, могут быть разными. До сих пор в научной литературе предлагали три возможных объяснения. Во-первых, более крупные звезды имеют большую светимость — нагрев от их лучей мог «раздувать» газовые оболочки их планет за счет теплового расширения. Во-вторых, планеты у более массивных звезд образовались из протопланетного диска больших размеров и могли иметь более высокую среднюю массу. В-третьих, экзопланеты у массивных звезд могли иметь более высокое содержание легких газов — и, значит, меньшую среднюю плотность и большие размеры даже при обычной, средней массе.

Распределение известных экзопланет по типам. Желтым показаны твердые планеты, типа Земли или Марса, зеленым — миры, покрытые лавой, синим — планеты-океаны и ледяные гиганты. Розовым показаны «горячие юпитеры», а фиолетовым — холодные газовые гиганты, типа нашего Юпитера или Сатурна / ©NASA

Авторы работы решили проверить все три версии. Для этого они сделали три предсказания, правота или неправота которых соответствовала каждому из указанных выше вариантов. Если верно первое объяснение — о расширении атмосфер от нагрева, — то расчетная температура планет у более массивных звезд должна быть тем больше, чем больше радиус такой планеты (раз ее «раздувает» от нагрева). Если верно второе объяснение — то есть вокруг массивных звезд и планеты образуются более массивными, — то чем выше масса экзопланеты, тем больше должен быть ее радиус. Причем такая зависимость должна быть относительно линейной и предсказуемой. Проверить верность третьего объяснения сложнее всего, ведь точно выяснить состав экзопланеты трудно. Однако, если она при умеренной массе и расчетной температуре имеет очень большой радиус, то ясно, что в ней содержится больше легких элементов, чем в планетах у менее массивных звезд.

С помощью расчетов исследователям удалось показать, что у планет вокруг менее массивных звезд ниже доля легких элементов — в особенности гелия и водорода. Только этим можно объяснить наблюдаемые у них радиусы при фиксируемой массе. Массу экзопланет можно определить методом лучевых скоростей. В своем анализе астрономы в этот раз сосредоточились на планетах оранжевых и желтых карликов, поскольку планет у красных карликов известно много больше и там анализ был бы более трудоемким. Несмотря на это, они отмечают, что выводы явно распространяются и на экзопланеты в системах красных карликов. Именно поэтому, по мнению ученых, там куда больше доля планет земного типа и заметно меньше число гигантских планет с большим содержанием газов — типа Юпитера или Сатурна в Солнечной системе. Из этого косвенно следует, что и шансы на возникновение жизни земного типа у менее массивных звезд могут быть выше, чем у более массивных вроде нашего Солнца.

По вертикальной оси — радиус планет, по горизонтальной — масса их звезд. Пурпурные кресты соответствуют планетам вокруг белых звезд спектрального класса F, синие квадраты — вокруг звезд класса G (как наше Солнце), красные значки — планетам вокруг оранжевых карликов (класс К), желтые — вокруг красных карликов (класс М) / ©Michael Lozovsky et al.

Как отметили исследователи, выявленная ими закономерность не распространяется на звезды массивнее желтых карликов — например, на бело-желтые светила спектрального класса F. Причина в том, что те имеют слишком большую светимость, поэтому способны в значительной степени лишить свои планеты легкой газовой оболочки (из водорода и гелия) за относительно короткие сроки.

Пока не вполне понятно, почему планеты более массивных звезд содержат больше водорода и гелия, — детали процесса образования планет до сих пор не ясны астрономам. Но известно, что в Солнечной системе планеты-гиганты с водородом и гелием в атмосфере образовались первыми, а только затем возникли планеты земного типа — Меркурий, Венера, Земля и Марс. При этом влияние массивного Юпитера, близкого к Марсу, лишило Красную планету возможности иметь значительную массу и в итоге плотную атмосферу и высокую жизнепригодность.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Заместитель главного редактора Naked Science. Автор специализируется на популяризации в области истории, космологии, астрономии, медицины, климата, макроэкономики и техники. Лауреат премии «Научный журналист года-2021».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Сегодня, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

Сегодня, 15:35
Губкинский университет

Исследования ученых РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина подтвердили, что технология производства авиационного топлива SAF из растительных лигноцеллюлозных отходов позволит снизить выбросы углекислого газа на 75% по сравнению с нефтяным керосином.

Сегодня, 08:01
Адель Романова

На стыке трех литосферных плит у Красного моря заметили необычный вулканический процесс: где-то магма поднимается равномерным потоком, где-то — по частям. По мнению геологов, такой «пульс» вызван тем, что в некоторых местах магма с большим трудом пытается пробиться на поверхность.

28 июня, 18:58
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

27 июня, 09:47
Авдей Палиш

Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.

29 июня, 17:23
Людмила Соколова

Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.

17 июня, 16:49
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

19 июня, 13:42
ЮФУ

В ЮФУ придумали новый остроумный способ тестировать ИИ на способность работать в реальных ситуациях использования русского языка. Исследователи искусственного интеллекта из МИИ ИМ ЮФУ предлагают использовать интеллектуальные языковые игры, как пример — заставлять ИИ отвечать на вопросы из архива телевикторины «Что? Где? Когда?» и «Своей игры». Инициативу прокомментировал опытный игрок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

10 Комментариев
Asmite Qielee
22.07.2021
-
0
+
Эти исследования крайне преждевременны. Нет не только зондов, способных проверить обитабельность планет в приемлемые сроки, но и средств доставки, которые даже близко не дотягивают до провального корабля поколений из " Пасынков Вселенной"
    Я не совсем понял: вы сейчас об исследованиях Солнечной системы, о которых новость выше? Или о других звездах? С последними, в принципе, средства есть: действительно успешная жизнь земного типа доступна к выявлению уже "Уэбом" и космическими телескопами ближайших 20-30 лет. П.С.: извините, частично невпопад ответил, перепутал две новости. Но, все же, планету типа Земли последних 500 млн лет в телескоп действительно можно выявить -- если она транзитная.
    -
    0
    +
    Ну наблюдать не жениться )) Пока конечно нет как минимум одной технологии описанной Хайнлайном - ковертер, который превращает _любую_ массу в энергию, на чем у них там все и работает. Начиная от Главного двигателя и заканчивая освещением в деревне.
-
0
+
"...влияние массивного Юпитера, близкого к Марсу, лишило Красную планету возможности иметь значительную массу..." Округленно минимальное расстояние между Марсом и Землей в противостояниях составляет ~ 56,7 млн км, а между Марсом и Юпитером -- 533,9 млн км. При этом противостояния Марса и Юпитера происходят раз в шесть реже, чем Марса и Земли. Учитывая, что сила гравитационного взаимодействия обратно пропорциональна расстоянию и прямо пропорциональна массам и частоте "встреч" планет на орбитах, можно прикинуть, что гравитационное влияние Земли на Марс как минимум в 1, 7 раза больше, чем Юпитера...
    А вот если бы прочитали одну из ссылок в этой статье, то знали бы, что в прошлом, в период формирования планет, Юпитер был куда ближе к орбите Марса, из-за чего ваши рассуждения с расчетами расстояний не имеют никакого смысла. Однако вы не читали. Вам ведь тема неинтересна, вы же ее комментируете не ради нее самой.
    +
      ещё комментарии
      -
      0
      +
      в период формирования планет, Юпитер был куда ближе к орбите Марса
      Это одна из гипотез. Есть еще теории о миграции гигантов с внутренних орбит на нынешние места. Столь же основательные, как заявления о том, "что в Солнечной системе планеты-гиганты с водородом и гелием в атмосфере образовались первыми"... В качестве одного из доказательств влияния Юпитера вы приводите то, что Марс маленький с тонкой атмосферой. а то, что он маленький объясняете влиянием Юпитера... Это не наука, а спекуляции... Тем более, что ничто не мешает предположить, что если Юпитер был ближе к Марсу, то и тот был тогда ближе к Земле (причем, возможно, пропорционально намного ближе, чем нынешняя пропорция расстояний в системе Юпитер -- Марс -- Земля)... Что касается первобытной атмосферы и вод Марса, то их еще предстоит обнаружить под миллиардолетними наносными породами. Я уже однажды здесь объяснял, почему и как они там очутились... Теперь насчет упрека о непрочитанных ссылках -- в словах "ознакомиться" и "лучевых скоростей" нет и намека на то, что они как-то связаны с вашими безапелляционными утверждениями в конце вашего текста. Но вот с чем я в нем совершенно согласен, так это со следующим абзацем: "Пока не вполне понятно, почему планеты более массивных звезд содержат больше водорода и гелия, — детали процесса образования планет до сих пор не ясны астрономам".
        "Это одна из гипотез. Есть еще теории о миграции гигантов с внутренних орбит на нынешние места. Столь же основательные, как заявления о том, "что в Солнечной системе планеты-гиганты с водородом и гелием в атмосфере образовались первыми"." То, что вы не можете выяснить, какая из гипотез в отношении пношлого Солнечной системы более основательна и почему -- это ваша проблема. У других такой нет. "то не наука, а спекуляции." Голословные суждения по теме от человека, который не знаком с астрономией в данном аспекте вряд ли могут кого-то заинтересовать. Кроме вас самого, конечно. "Теперь насчет упрека о непрочитанных ссылках -- в словах "ознакомиться" и "лучевых скоростей" нет и намека на то, что они как-то связаны с вашими безапелляционными утверждениями в конце вашего текста. " Вы даже не смогли обнаружить третью гиперссылку в статье -- но при этом даете себе смелость оценивать "безапелляционость" моих утверждений.
          -
          1
          +
          Неубедительно...
          Вы даже не смогли обнаружить третью гиперссылку в статье -- но при этом даете себе смелость оценивать "безапелляционость" моих утверждений.
          Вот это одно из ваших безапелляционных утверждений: в настоящий момент оранжевым цветом (означающим ссылку) у вас выделены только слова"ознакомиться" и "лучевых скоростей". Врезка с анонсом заметки себя, любимого, ссылкой считаться не может, а лишь настойчивым желанием увеличить "кликабельность" своих опусов.
          То, что вы не можете выяснить, какая из гипотез в отношении пношлого Солнечной системы более основательна и почему -- это ваша проблема. У других такой нет.
          Вот это ваше личное убеждение, к аргументам дискуссионного свойства не относящееся, а лишь выразительно демонстрирующее характерные черты вашего Эго...
            "Неубедительно..." Мне все равно, убедительно вам или нет. "Вот это одно из ваших безапелляционных утверждений: в настоящий момент оранжевым цветом (означающим ссылку) " Подсказка: гиперссылки на странице могут выделяться не только оранжевым цветом, но и другими средствами. "Врезка с анонсом заметки себя, любимого, ссылкой считаться не может," Гиперссылкой в русском языке считается все, что соответствует определению гиперессылки: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D1%80%D1%81%D1%81%D1%8B%D0%BB%D0%BA%D0%B0 Поэтому то, что вы называли "врезкой" тоже является гиперссылкой. "Вот это ваше личное убеждение, к аргументам дискуссионного свойства не относящееся" Мне совершенно все равно, что вы думаете о том, что и к чему относится.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно