Между звездой и планетой, которые находятся в одной системе, существует прочная связь: звезда удерживает планету на орбите и тем самым определяет ее судьбу.
В определённых случаях такая связь может привести к катастрофе для планеты. Новое исследование, посвященное экзопланете TOI-1227b, дало возможность ученым наблюдать настоящую драму постепенной гибели планеты, которая оказалась слишком близко к своей звезде-хозяйке.
TOI-1227b — это газовый гигант, сопоставимый по размеру с Юпитером, но с массой всего около 20% от его массы. Эта планета вращается вокруг красного карлика, звезды типа M, расположенной на расстоянии примерно 330 световых лет от Земли. Открытие этой планеты произошло в 2022 году на основе данных телескопа TESS, и с тех пор ученые внимательно следят за ее судьбой — и, судя по всему, будущее этого небесного объекта будет печальным.
Возраст TOI-1227b составляет всего около восьми миллионов лет — по астрономическим меркам это молодая планета. Однако вместо того чтобы стабилизироваться и накапливать массу, планета стремительно теряет свою атмосферу. Причина заключается в экстремальном рентгеновском излучении её звезды. Красные карлики, хотя и намного тусклее нашего Солнца в видимом спектре, отличаются мощными магнитными полями и подвержены бурным вспышкам разрушительного высокоэнергетического излучения.
Аттила Варга и его команда из Технологического института Рочестера выяснили, что TOI-1227b подвергается постоянному воздействию рентгеновских лучей, которые нагревают атмосферу планеты до крайних температур. В результате атмосфера расширяется, и гравитация планеты не в состоянии удерживать её, в результате чего легкие элементы просто улетают в космос.
Кроме испарения атмосферы, исследователи отмечают, что рентгеновское излучение может разрывать молекулы воды, разделяя их на кислород и водород. Последний особенно легко уходит с планеты. Более того, разогретый звездный ветер становится дополнительным фактором, способствующим «обнажению» планеты. Ученые оценили, что планета теряет около миллиона тонн атмосферы каждую секунду. Всего за миллиард лет — это небольшой промежуток времени по меркам Вселенной — она может полностью лишиться атмосферы.
Эта утрата не просто наблюдаемое явление — она открывает ключ к пониманию множества процессов, происходящих в экзопланетных системах. Именно такое фотоиспарение объясняет наличие «пропасти» в радиусах планет: экзопланеты размером от 1,5 до 2 радиусов Земли встречаются гораздо реже. Планеты, подобные TOI-1227b, предоставляют возможность наблюдать такие процессы в реальном времени — редчайший случай для научной дисциплины, где события обычно измеряются миллиардами лет.