За допомогою телескопа «Хаббл» вчені підтвердили гіпотезу про швидкоплинність життя спекотних екзопланет середнього розміру. Група дослідників виявила нову екзопланету розміром з Нептун, яка неймовірно швидко втрачає свою масу. Коротко про дослідження розповідається на сайті телескопа «Хаббл». Результати опубліковані в журналі.
Донедавна вчені стикалися з незрозумілою тенденцією: екзопланети, які обертаються в безпосередній близькості від своєї зірки, мають дивний розкид за розмірами. Тут трапляються або планети розміром з Юпітер, або суперземлі, радіус яких не перевищував 1,5 земного. Планети ж середнього розміру, нептуноподібні, зустрічаються тільки на відносному віддаленні від світила. Це дозволяє припускати, що такі планети існували, в різних системах, але вже з якихось причин зникли. Одним із завдань у сфері вивчення екзопланет донедавна був доказ або спростування цього припущення.
Кілька років тому астрономи за допомогою телескопа «Хаббл» зафіксували, що один з найтепліших з відомих нептунів (GJ 436b) втрачає свою атмосферу. Однак це відбувається не з тією швидкістю, щоб в короткі за астрономічними мірками планета зникла (термін її життя оцінюється в 400 мільйонів років). Тепер же вчені виявили і дослідили інший гарячий нептун, GJ 3470b, який втрачає масу зі швидкістю в 100 разів більшою, ніж його попередник GJ 436b. Обидві планети знаходяться дуже близько до своїх зірок, на відстані близько шести мільйонів - це одна десята відстані між Меркурієм і Сонцем.
Як і в разі раніше виявленого GJ 436b, інтенсивне випромінювання зірки нагріває атмосферу планети GJ 3470b до точки, в якій вона долає гравітаційне тяжіння, атмосфера роздувається і «стікає» з планети. Внаслідок цього навколо планети утворюється гігантська краплевидна хмара, яка з часом розсіюється в космосі. Одна з причин, через яку GJ 3470b випаровується в рази швидше, ніж GJ 436b, полягає в тому, що його щільність значно менша, тому його атмосфера гравітаційно набагато менш стабільна.
Більш того, зірці, в системі якої знаходиться GJ 3470b, всього два мільярди років, на відміну від зірки, навколо якої обертається планета GJ 436b - їй, за різними оцінками, від чотирьох до восьми мільярдів років. Молода зірка більш активна, тому вона бомбардує планету більш сильною радіацією, ніж отримує GJ 436b.
Вчені вивчили щільнісні характеристики GJ 3470b і зробили висновок, що його атмосфера може бути багата воднем і гелієм. Для підтвердження цього припущення астрономи використовували спектрограф «Хаббла», щоб виявити ультрафіолетове випромінювання водню. У результаті дослідники виявили, що в період проходження планетою відрізка орбіти, найбільш наближеного до зірки (перигів), її оболонка починає розтягуватися, формується шлейф довжиною в кілька мільйонів кілометрів.
За оцінками авторів статті, планета таким чином втратила цілих 35 відсотків свого матеріалу за час свого існування, до того ж вона, ймовірно, втрачала масу ще швидше, коли її зірка була молодша і випромінювала сильніше. Якщо планета продовжить швидко втрачати масу, вона скоротиться до мінінептуна через кілька мільярдів років (мінінептуни характеризуються щільною атмосферою, а їх радіус зазвичай не більше ніж у два рази перевищує земний).
Водень, ймовірно, не єдиний елемент, що піддається «витоку». Дослідники планують використовувати «Хаббл» для пошуку елементів, більш важких, ніж водень і гелій, які могли покинути планету разом з воднем. «Ми вважаємо, що водень може притягувати з нижньої атмосфери і більш важкі елементи, такі як вуглець», - говорить керівник дослідження Вінсент Бурьє.
Виявлення нового гарячого нептуна поки підтверджує гіпотезу про те, що життя гарячих екзопланет середнього розміру дуже швидкоплинне. Втрачаючи більшу частину своєї маси, вони стають мінінептунами, після чого можуть зменшитися ще більше, щоб стати суперземлями. Спостереження за двома гарячими нептунами виправдало прогнози і припущення вчених, але автори відзначають, що у продовження цього дослідження туманні перспективи. Вони обмежені насамперед неможливістю застосувати метод ультрафіолетового сканування водню в атмосфері екзопланет на відстанях понад 150 світлових років. При цьому виявлення гарячого нептуна - настільки рідкісна подія, що вчені не впевнені, чи існують ще такі планети в безпосередній близькості від Сонячної системи.
Нещодавно в атмосфері однієї з екзопланет вперше виявили гелій. Автори зазначають, що це відкриття може розширити спектр вивчення екзопланет і, можливо, допоможе знайти нові гарячі нептуни.