Астрономы объяснили, как «раздутая» экзопланета удерживает свой газовый «кокон»
«Теплый юпитер» WASP-107 b не вписывался в гипотезы о формировании планет из-за слишком низкой плотности при низкой массе. Две независимые группы ученых смогли объяснить все особенности этой экзопланеты, изучив данные наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб».
В 2017 году у звезды спектрального класса K примерно в 200 световых годах от нас, в направлении созвездия Девы, ученые обнаружили транзитирующую экзопланету WASP-107 b. Она летает в семь раз ближе к своей звезде, чем Меркурий — к Солнцу. Ее орбитальный период — всего 5,7 земного дня. Из-за близости к звезде и отсутствия твердой поверхности никто не рассматривал ее как потенциально обитаемый мир. Тем не менее экзопланета заинтересовала ученых, потому что не вписывалась в модели формирования планет.
По размеру WASP-107 b сопоставима с Юпитером, по массе — в 10 раз меньше. Такой большой радиус ей дает «раздутая» атмосфера. По ранним наблюдениям получалось, что более 85 процентов массы планеты составляет ее газовый «кокон». Это ближе к параметрам Юпитера и Сатурна (около 90 процентов), нежели к параметрам Нептуна и Урана (5-15 процентов). При этом массу ядра ученые оценили ниже пяти земных масс. Для сравнения: масса ядра Юпитера — 14-18 земных масс.
«Учитывая радиус, массу, возраст и предполагавшуюся внутреннюю температуру, мы думали, что у WASP-107 b очень маленькое каменное ядро, окруженное огромной массой водорода и гелия. Поэтому нам было сложно понять, как настолько небольшое ядро могло притянуть столько газа, а потом остановить этот процесс, так и не превратившись в планету юпитерианской массы», — объяснил Луис Уэлбенкс (Luis Welbanks) из Аризонского государственного университета (США), ведущий автор одного из новых исследований экзопланеты.
Причина такой оценки проста: если бы в ядре было больше массы, атмосфера WASP-107 b «сжалась» бы по мере эволюционного охлаждения тела. Несмотря на близость к звезде, экзопланета все же находится слишком далеко, чтобы объяснить «раздутость» влиянием светила. Значит, причина — в недостаточном притяжении ядра, но как тогда оно собрало такой «кокон»?
К счастью, поскольку планета регулярно пролетает между нами и своей звездой, у астрономов есть возможность изучить состав ее атмосферы. Именно такие спектральные данные от космического телескопа «Джеймс Уэбб» запросили две независимые группы ученых. Уэлбенксу и его коллегам удалось определить источник тепла, объясняющий раздутую атмосферу. Дэвид Синг и его международная группа ученых смогли выявить сильное «перемешивание» атмосферы, а также скорректировать массу и температуру ядра. Обе работы опубликованы в журнале Nature.
«Изучение внутренней структуры планет в сотнях световых лет от нас кажется невозможной задачей, но когда вы знаете массу, радиус, состав атмосферы и внутреннюю температуру, у вас есть все необходимые кусочки пазла, чтобы догадаться, что находится у нее внутри и насколько тяжелое у нее ядро. Таким методом мы можем исследовать множество газовых планет в различных системах», — объяснил Дэвид Синг (David Sing), заслуженный профессор наук о Земле и планетах из Университета Джонса Хопкинса (США).
В атмосфере WASP-107 b астрономы обнаружили наличие воды, углекислого газа, угарного газа, сернистого газа, метана и аммиака. По наличию элементов ученые смогли оценить «разделение» планеты на ядро и атмосферу, а по наличию их соединений — выявить вероятные химические процессы в атмосфере.
Судя по новым данным наблюдений, у WASP-107 b высокая металличность, высокая внутренняя температура, более 350 кельвинов, и высокие показатели «перемешивания» атмосферы.
По расчетам группы Уэлбенкса, такая внутренняя температура объясняется приливным разогревом от взаимодействия звезды и планеты. Орбита WASP-107 b вытянута не так уж сильно (e = 0,06 ± 0,04), но этого достаточно для подобного разогрева.
Тем временем группа Синга сфокусировалась на другом показателе — очень маленьком содержании метана. Его там в тысячу раз меньше, чем ожидали увидеть ученые. Метан нестабилен при высокой температуре. Раз его столь мало, значит, в процессе «путешествия» по слоям атмосферы он взаимодействует с другими соединениями и излучением звезды.
По оценке группы Синга, температура ядра экзопланеты WASP-107 b — приблизительно 460 кельвинов (не противоречит расчетам группы Уэлбенкса). Такой жар меняет химию газов в глубине и провоцирует «бурление» атмосферы. Метан при этом распадается, зато увеличивается количество углекислого и угарного газа.
Учтя все показатели и предположив, что ядро планеты состоит из камня и воды в соотношении один к одному, ученые вывели вероятную массу ядра WASP-107 b — 11,5 массы Земли. Получается, оно составляет треть массы планеты. Это значение уже хорошо вписывается в модели формирования планет, особенно с учетом приливного разогрева.
По словам Зафара Рустамкулова из группы Синга, астрономы впервые установили прямой «контакт» между внутренним устройством экзопланеты и верхними слоями ее атмосферы. Более того, впервые с высокой статистической вероятностью получилось рассчитать параметры ядра экзопланеты.
Главный вывод, который можно сделать по результатам двух исследований: приливный разогрев из-за немного вытянутой орбиты может значительно влиять на химию атмосферы и внутреннюю структуру большинства холодных (менее 1000 кельвинов) экзопланет с массой от суперземель до Сатурна.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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