|
Загадочные распадающиеся экзопланеты
|
|
|
|
Астрономы получили новое представление об экстремальных условиях, которые могут разрушать скалистые планетные тела, известные как “распадающиеся планеты”, поскольку тепло звезд-хозяев поглощает их. Новые результаты были получены в результате исследований, проведенных двумя группами астрономов, одна из которых работала в Пенсильванском университете, а другая - в Массачусетском технологическом институте (MIT). Объединенные результаты показывают, как быстро интенсивное тепло звезд может разрушать планеты на их орбитах.
|
|
|
|
С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА и спутника Transiting Exoplanet Survey (TESS) две команды исследовали космос в поисках транзитов, которые связаны с периодическими изменениями в излучаемом звездами свете. Считается, что одной из причин таких “провалов” в излучении света являются планеты, орбиты которых время от времени помещают их между Землей и рассматриваемой звездой-хозяином.
|
|
|
|
Обнаружение распадающихся планет с помощью телескопа Webb
|
|
|
|
Хотя результирующие провалы яркости обычно симметричны и происходят раз в несколько недель или месяцев по мере того, как планета завершает свою орбиту, известно несколько случаев, когда планеты, находящиеся очень близко к своим звездам-хозяевам, могут завершать свою орбиту раз в несколько часов. Эти редкие планеты известны как планеты со сверхкоротким периодом обращения (USPS).
|
|
|
|
|
|
|
Используя мощный космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба, команда из Пенсильванского университета надеялась исследовать редкую подкатегорию космических объектов, известных как распадающиеся планеты. Эти планеты известны тем, что они достаточно малы и не обладают достаточной гравитацией, чтобы легко удерживать материал на своей поверхности, который к тому же быстро испаряется из-за высокой температуры их поверхности.
|
|
|
|
Из-за постоянного испарения поверхностного вещества на этих распадающихся планетах их транзитные сигналы непоследовательны и часто меняются с каждым витком вокруг своих звезд-хозяев. Астрономы также наблюдали пылевые хвосты, образующиеся от этих звезд, что делает их внешне похожими на кометы, поскольку испаряющийся поверхностный материал улетучивается в космос позади них, когда они движутся по своей орбитальной траектории.
|
|
|
|
Парадоксально, но в то время как астрономы не имеют прямого доступа к близлежащим планетам, таким как Меркурий и Венера, и имеют лишь очень ограниченный доступ к образцам мантии Земли, “мы обнаружили планеты, находящиеся на расстоянии сотен световых лет от нас, которые отправляют свои внутренности в космос и подсвечивают их, чтобы мы могли изучить их с помощью наших спектрографов”, - сказал Джейсон Райт, профессор Астроном и астрофизик из университета Пенсильвании и соавтор одного из новых исследований, назвавший такие наблюдения “замечательной и случайной возможностью понять внутреннее устройство планет земной группы”.
|
|
Девятичасовая орбита экзопланеты K2-22
|
|
|
|
Звезда K2-22, на которой сосредоточила свое внимание команда университета Пенсильвании, была первоначально обнаружена космическим аппаратом Kepler в рамках его расширенной миссии. Вокруг этой звезды обращается звезда K2-22b, которая совершает свой оборот чуть более чем за девять часов. Учитывая близость к своей звезде, температура поверхности K2-22b, по оценкам, близка к 2100 К, что позволяет испарить большую часть каменистого и металлического материала на поверхности, который выбрасывается в космос вслед за движением по орбите.
|
|
|
|
Некоторые астрономы подозревают, что несколько распадающихся планет, возможно, выделили так много материала, что от их железных ядер мало что осталось.
|
|
|
|
Райт сказал, что из планет-кандидатов, которые изучала его команда, была надежда, что на некоторых все еще могут сохраняться части их мантии, “или, возможно, даже материал земной коры, который испарялся”.
|
|
|
|
“Средне-инфракрасный спектрограф MIRI от JWST был идеальным инструментом для проверки, - сказал Райт, - потому что материалы земной коры, силикатной мантии и железного ядра пропускают свет по-разному, что позволяет JWST различать спектроскопически”.
|
|
|
|
Поскольку команда ученых опоздала с наблюдением планеты в период, когда ее кометоподобный хвост был достаточно плотным, чтобы его можно было легко наблюдать, команда была вынуждена изучать хвост с гораздо более слабым спектром, что затрудняло сбор информации о нем.
|
|
|
|
К счастью, судя по спектрам, которые им удалось успешно наблюдать, выводы команды согласуются с предыдущими наблюдениями, которые показали, что вещество, испаряющееся с распадающихся звезд, состоит из силикатов, которые, вероятно, произошли из мантии планеты.
|
|
|
|
В своих данных команда обнаружила сюрпризы, которые включали в себя узкие участки размером около 4,5 и 5,1 микрона, чего они не ожидали в своих первоначальных моделях. Аномальные свойства, по—видимому, обусловлены присутствием углекислого газа и оксида азота, которые также связаны с ледяными космическими объектами, а именно с кометами, а не с большинством планет.
|
|
|
|
В дальнейшем команда надеется, что их новый метод позволит другим астрономам проводить аналогичные наблюдения с помощью JWST, что позволит глубже понять моделирование этого необычного космического объекта.
|
|
Спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS)
|
|
|
|
Недавние открытия, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба, были не единственными, которые помогли расширить наше понимание этих таинственных объектов. Параллельно с исследованиями в университете Пенсильвании проводились исследования команды Массачусетского технологического института, которая также сообщила об открытии новой распадающейся планеты с помощью спутника Transiting Exoplanet Survey (TESS).
|
|
|
|
Открытие TESS было сделано во время наблюдения за звездой BD+05 4868 A, которое выявило присутствие на ее орбите похожего на комету объекта. Марк Хон, научный сотрудник научного отдела Массачусетского технологического института TESS, сказал, что объект, обнаруженный его командой, имеет “самые заметные пылевые хвосты на сегодняшний день”.
|
|
|
|
Хон, возглавлявший исследование команды Массачусетского технологического института, сказал, что планета, которая быстро испаряется, образует “гигантские” пылевые хвосты. “Ее длина составляет около 9 миллионов километров, и она совершает более половины оборота вокруг звезды каждые 30 с половиной часов”, - сказал Хон.
|
|
|
|
Увеличенная продолжительность прохождения планеты, составлявшая около 15 часов, помогла продемонстрировать ее массивные пылевые следы, при этом глубина прохождения скрывала более 1% света, излучаемого звездой планеты. Частично этот эффект создается парой пылевых следов, исходящих от планеты, которые, по-видимому, вызваны пылевым материалом, оставшимся на пути ее движения по орбите.
|
|
|
|
Массачусетский технологический институт подозревает, что при нынешних темпах распада количество лунного материала, вероятно, теряется каждые миллион лет или около того, а это означает, что планета полностью испарится где-то в течение следующих двух миллионов лет.
|
|
|
|
“Скорость, с которой испаряется планета, является катастрофической, - сказал Хон, - и нам невероятно повезло, что мы являемся свидетелями последних часов этой умирающей планеты”. Хон добавил, что, поскольку планета BD+05 4868 Ab имеет самую яркую звезду-хозяина из всех известных распадающихся планет, наблюдения команды помогут им установить новые стандарты для будущих исследований этих загадочных исчезающих планет.
|
|
|
|
Обе команды представили предложение об использовании космического телескопа Джеймса Уэбба для дальнейших исследований BD+ 05 4868 A, которые, как они надеются, позволят получить информацию, аналогичную той, которую команда университета Пенсильвании представила о K2-22.
|
|
|
|
Источник
|
