22.07.2021
Александр Березин
10
3 320

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

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.
Позавчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

Позавчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

Позавчера, 19:15
Илья Ведмеденко

Российские специалисты из НПО имени С. А. Лавочкина предложили создать надувной модуль, который будет уводить старые космические аппараты с орбиты.

Позавчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Позавчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

19.12.2021
Александр Речкин

Корпорация Илона Маска с 2012 года разрабатывает космический корабль, который может изменить правила игры в космической отрасли. Starship, как его называют, должен стать многоразовой транспортной системой, способной доставить на Красную планету до 100 человек за раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

10 Комментариев

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.
    22.07.2021
    -
    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.
-
-3
+
"...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
      -
      -1
      +
      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?
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
Лучшие материалы
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
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: