Обнаружена планета, которая испаряется рекордными темпами

Излучение звезды испаряет планету, создавая шлейф из горячего водорода.

Иллюстрация NASA, ESA, D. Player (STScI).

Диаграмма иллюстрирует дефицит горячих нептунов по сравнению с горячими юпитерами и землеподобными планетами.

Иллюстрация NASA, ESA, A. Feild (STScI).

Благодаря наблюдениям "Хаббла" астрономы выяснили, что экзопланета GJ 3470b уже потеряла из-за излучения родительской звезды до трети своей массы. Такие темпы испарения планет никогда ранее не наблюдались, отмечают учёные.

Открытие описано в научной статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics международной группой учёных.

"Это "дымящийся пистолет" (бесспорная улика – прим. ред.): планеты могут потерять значительную часть своей массы, – говорит соавтор исследования Дэвид Син (David Sing) из Университета Джона Хопкинса. – GJ 3470b теряет больше массы, чем любая другая планета, которую мы видели до сих пор. Всего через несколько миллиардов лет половина планеты может исчезнуть".

GJ 3470b обращается вокруг красного карлика в созвездии Рака. Этот мир относится к редкому классу горячих нептунов.

Специалистов давно интересует, почему поблизости от родительских звёзд часто встречаются скалистые планеты и горячие юпитеры, но редко – тела промежуточного класса, радиусом примерно в четыре земных.

Напрашивается такое объяснение. Близость к звезде сильно нагревает планету. Это не так страшно для скалистых планет, состоящих из тугоплавких веществ, но может грозить гибелью газовому миру. Планета размером с Юпитер может противостоять этому за счёт своей мощной гравитации. А вот нептуны оказываются беззащитными перед "испарением". Эксперты также подозревают, что многие горячие земплеподобные планеты представляют собой скалистые ядра таких исчезнувших гигантов.

Однако гипотезы остаются гипотезами, пока не подтверждены фактами. В поисках новых знаний астрономы запустили программу PanCET. Это крупнейший в истории телескопа "Хаббл" проект по изучению экзопланет. В рамках этой инициативы телескоп собирает данные об атмосферах 20 экзопланет в оптическом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах.

Диаграмма иллюстрирует дефицит горячих нептунов по сравнению с горячими юпитерами и землеподобными планетами.
Диаграмма иллюстрирует дефицит горячих нептунов по сравнению с горячими юпитерами и землеподобными планетами.
Иллюстрация NASA, ESA, A. Feild (STScI).

Поясним. Когда планета затмевает собой звезду, различные вещества в её атмосфере поглощают излучение на тех или иных длинах волн. Благодаря этому можно узнать состав атмосферы, а также выяснить, что с ней происходит (например, утекает ли из неё какой-то газ).

Открытие принесли наблюдения в ультрафиолетовой линии поглощения водорода Лайман-альфа. Они возможны на расстоянии не более 150 световых лет из-за поглощения соответствующего излучения межзвёздной средой. В некотором смысле учёным повезло, что GJ 3470b находится всего в 96 световых годах от Солнца.

Астрономы обнаружили у планеты "хвост" из утекающей атмосферы. Ранее подобное украшение наблюдалось у первого открытого горячего нептуна GJ 436b.

Однако GJ 3470b испаряется в сто раз быстрее, чем GJ 436b. Каждую секунду с него истекает 10 тысяч тонн водорода. По расчётам авторов, гигант уже потерял до 35% своей массы. Впрочем, в этой оценке сохраняется большая неопределённость: речь может идти и о 4%. Но для темпов испарения планет и последняя цифра тоже велика.

А ведь родительская звезда этого на глазах исчезающего мира образовалась лишь два миллиарда лет назад (и планета, разумеется, не раньше). Для сравнения: Солнцу около пяти миллиардов лет.