Необъяснимый пробел в исследованиях астрономов

Открытий планет все больше, но в исследованиях появляется пробел.

Астрономы ломают голову над тем, почему в галактике так мало планет, размер которых в 1,5-2 раза превышает размер Земли.

После формирования Cолнца, пыль и газ, оставшиеся от его облака, медленно кружились. Маленькие, каменистые образования летали вокруг Солнца. Гигантские газовые миры плавали в дальних пределах системы. В галактике, вокруг бесчисленных звезд, данный процесс повторился. В результате – образовались многочисленные планеты различных размеров, за исключением, по-видимому, миров, чуть больше Земли.

В то время как новейший телескоп НАСА для наблюдения за планетами, TESS, находит все больше экзопланет, загадочный разрыв в их размерах, впервые выявленный в 2017 году, сохраняется. Пробел показывает, что ученым нужны новые идеи, чтобы объяснить процесс создания планет.

Астрономы использовали TESS, чтобы найти сотни возможных планет вокруг ближайших звезд. Кажется, что в галактике много маленьких планет, особенно тех, которые имеют размеры в два-четыре раза больше Земли. Но по какой-то причине планеты с радиусами от 1,5 до двух раз больше, чем у Земли, встречаются редко.

Недостаток планет в таком диапазоне, «разрыв Фултона», был обнаружен космическим телескопом Кеплера, который охотился на экзопланеты почти десятилетие до TESS. Хотя у TESS не так много опыта, чтобы подтвердить или опровергнуть разрыв Фултона, тенденция сохраняется, и астрономы не думают, что разрыв исчезнет.

В апрельской статье в Astrophysical Journal Letters команда под руководством Дианы Драгомир, астронома из Массачусетского технологического института, работающего с данными TESS, сообщила об открытии звездной системы, в которой, например, находятся две планеты по обе стороны от разрыва.

Драгомир сказала, что разрыв в радиусе, возможно, указывает на то, как формируются планеты, и на то, что происходит с ними на раннем этапе. Поскольку атмосфера планеты может составлять значительную часть ее радиуса, многие думают о том, что может случиться с этой атмосферой. «Вы либо будете достаточно большими, чтобы удерживать свою атмосферу, либо вы будете среднего размера и тогда вы, вероятно, потеряете все довольно быстро», – сказала она.

Хотя какая-то потеря атмосферы является разумным предположением, это всего лишь одна из трех общих идей, сказала Сара Сигер, астроном из Массачусетского технологического института, заместитель директора по науке в миссии TESS. Другая теория гласит, что разрыв возникает непосредственно из планетного происхождения, возможно, из-за местоположения или состава газа и пыли, оставшихся от рождения звезды. Или, как предполагает третья теория, собственные процессы охлаждения планет могут привести к испарению их атмосфер.

Разрыв добавляет детали к появляющимся статистическим моделям. Во многих системах экзопланет, астрономы находят то, что меньшие миры вращаются вокруг своих звезд, а большие планеты находятся дальше. По словам Сигер, близость малых планет к своим звездам может быть одной из причин их размера. Они могут стать большие, как их дальние братья, но потерять свою атмосферу и, следовательно, много массы из-за жгучей жары и ультрафиолетового излучения своих звезд.

Одним из возможных объяснений является тот сценарий, в котором скалистые планеты среднего размера с атмосферой не могут долго существовать.

Ученые считают, что нечто подобное произошло с Марсом. Все начиналось с более густой атмосферы, но как только он утратил свое защитное магнитное поле, Солнце могло развеять эту атмосферу. По словам Сигер, даже Земля все еще теряет часть своей водородной оболочки.

Что касается состава разнообразных экзопланет, Сигер говорит, что астрономы пока не могут ответить на этот вопрос. Но люди пытаются. Особенно обсуждаются планеты, в два-четыре раза превышающие размер Земли (их называют супер-Земли, а иногда и мини-Нептуны). Некоторые астрономы считают, что это скалистые шары, окутанные густой атмосферой газообразного водорода, а другие утверждают, что они окутаны водой, твердой, жидкой или парообразной.

В прошлом месяце астрономы во главе с Ли Цзэном, который сейчас работает в Гарвардском университете, сообщили о результатах компьютерного моделирования, предполагая, что эти обычные планеты представляют собой водные миры. Некоторые из них могут составлять до 50 процентов воды, которая может принимать различные экзотические формы.

Цзэн сказал, что эти супер-Земли или мини-Нептуны могут встречаться чаще, чем планеты нашей Солнечной системы, и в действительности может не быть места, подобного дому. Но Драгомир более осмотрительна. Она отметила, что у Кеплера было почти десятилетие, но TESS только начинает. Принимая во внимание, что Кеплер изучал небольшой участок неба, TESS осмотрит все небо, площадь в 400 раз больше, чем у Кеплера. Также TESS сфокусируется на ярких соседних звездах, которые можно будет изучать с помощью наземных телескопов для последующих наблюдений.

Делать выводы о том, какие виды планет образуются и не образуются в данный момент, сказала она, «это все равно, что заглянуть в 1 процент стога сена и сказать: «О, иглы нет».

Источник