Как образуются и развиваются планеты? Этот вопрос особенно захватывает, когда речь идет о суперземлях и мини-нептунах — самых распространенных типах планет в нашей Галактике.
Парадокс в том, что в Солнечной системе таких миров нет, поэтому исследовать их приходится издалека. Астрономам впервые удалось зафиксировать, как эти планеты изменяются на глазах.
Ученые наблюдали за четырьмя молодыми экзопланетами в системе V1298 Тельца. Их звезда лишь 20 миллионов лет — если перевести космические масштабы в человеческие, это младенец пятимесячного возраста. Сами планеты имеют радиус в 5–10 раз больше земного, но их масса всего в 5–15 раз превышает массу Земли. Это указывает на то, что плотность вещества таких планет сравнима с пенопластом.
Такая необычная «воздушность» объясняется тем, что тепло и свет молодой звезды заставляют атмосферы планет значительно расширяться. В результате планеты теряют огромные объемы газа, и со временем им предстоит сжаться, превратившись в миры размером примерно между Землей и Нептуном. Ученые давно предполагали, что молодые планеты проходят через стадию «младенческой пухлости», но этот процесс впервые удалось увидеть и зафиксировать.
«Эти планеты уже прошли через значительные изменения, быстро потеряв большую часть своих первоначальных атмосфер и остыв быстрее, чем предсказывают стандартные модели, — говорит профессор Джеймс Оуэн из Имперского колледжа Лондона. — Но они продолжают эволюционировать. В течение следующих нескольких миллиардов лет они будут терять атмосферу и значительно сжмутся».
Это открытие стало возможным благодаря удаче и настойчивости. Планеты удалось наблюдать во время их транзитов — моментов, когда они проходят перед своей звездой и слегка затеняют ее свет. Размер затмения позволяет определить радиус планеты, а время — особенности ее орбиты.
Однако для двух удаленных планет некоторые транзиты были упущены, что создавало большую неопределенность в их орбитах. Ученым пришлось рассмотреть множество вариантов с помощью компьютерных моделей. Определив орбиты всех четырех планет, команда астрономов смогла вычислить их массы на основе того, как гравитация планет влияет друг на друга, слегка изменяя время транзитов.
Теперь, когда массы и размеры этих миров измерены, у ученых появились долгожданные подтверждения: молодые планеты действительно рождаются «раздутыми», а быстрые метаморфозы, происходящие с ними, помогают понять, как из газовых облаков формируются твердые миры, подобные нашей Земле.
Фото: hi-tech.mail.ru