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 Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
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.
Международная исследовательская группа с участием ученых Сколтеха разработала способ создания одномерных квантовых проводов в структурах из двух разных двумерных материалов — диселенида молибдена и диселенида вольфрама. В основе технологии, которую представят на конференции «Микроэлектронные системы-2026» в Сколтехе, лежит растяжение слоев, при котором меняется взаимное расположение атомов между слоями, а вместе с ним — электронные и оптические характеристики. Это позволяет настраивать поведение материала без химических добавок и сложной обработки. Такой подход может лечь в основу гибкой электроники и устройств, реагирующих на давление, изгиб или растяжение.
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.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
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.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
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