Экзопланеты

Улет атмосферы представляет собой важный процесс в эволюции экзопланет, который, в частности, может быть ответственен за наблюдаемый дефицит короткопериодических нептуноподобных экзопланет («пустыня Нептунов»). Терять газовую оболочку планета может за счет фотоиспарения под действием излучения звезды или же за счет нагрева атмосферы внутренним теплом ядра планеты. Чтобы проверить теоретические связи между скоростью потери атмосферы и свойствами экзопланеты и родительской звезды ученые ищут подходящие экзопланеты, которые могут обладать хвостами из газов.

Группа астрономов во главе с Чжоу Цзянь Чжаном (Zhoujian Zhang) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе сообщила об обнаружении системы из двух приливных газовых хвостов у экзопланеты HAT-P-32b, которая стала одной из крупнейших известных структур, связанных с экзопланетами. Наблюдения велись в 2020 году при помощи спектрографа HPF, установленного на наземном телескопе Хобби — Эберли, и охватывали три события транзита экзопланеты по диску звезды.

HAT-P-32b представляет собой горячий юпитер, который совершает один оборот вокруг звезды типа F, расположенной в 950 световых годах от Солнца, за 2,15 дня. Экзопланета характеризуется радиусом 1,79 радиуса Юпитера и почти заполняет свою полость Роша. Масса HAT-P-32b составляет около 0,86 массы Юпитера, более ранние наблюдения за ней указывали на потоки водорода и гелия, исходящие от экзогиганта.

Новые наблюдения выявили два протяженных столбчатых хвоста, которые находятся впереди и позади HAT-P-32b, вдоль ее орбиты, и созданы за счет излучения звезды и приливных сил. Хвосты взаимодействуют со звездным ветром, демонстрируют избыток гелия, а их длина в 53 раза превышает радиус планеты и в семь раз больше радиуса звезды. Это одна из крупнейших структур, когда-либо наблюдавшихся в планетарной системе. Скорость потери массы горячим юпитером была оценена в 1,7×10-14 массы Солнца в год, что означает, что HAT-P-32b способен потерять всю свою газовую оболочку за сорок миллиардов лет.

Астрономы провели прямое наблюдение экзопланеты HIP 99770 b. Об этом сообщает японский Национальный институт естественных наук.

Абсолютное большинство открытий экзопланет было сделано непрямыми способами. Чаще всего астрономы фиксируют небольшие потускнения звезды в момент, когда планета проходит по ее диску, либо же обнаруживают небольшие сдвиги звезды по мере движения планеты по орбите — поскольку в действительности не планета вращается вокруг звезды, а они обе вращаются вокруг общего центра масс. Прямые наблюдения очень редки, для этого годятся лишь самые мощные телескопы, при этом планета должна быть большой и вращаться на большом отдалении от тусклой звезды, чтобы она не ослепила объектив.

Первоначально признаки присутствия экзопланеты в системе HIP 99770 были обнаружены с помощью космического телескопа Gaia. Затем за этой системой, удаленной от Земли на 133 св. года, провели наблюдения с помощью оптического телескопа Subaru, который смог получить прямое изображение. HIP 99770 b в 14-16 раз массивнее Юпитера, ее орбита чуть более чем в 3 раза дальше от своей звезды, чем Юпитер от Солнца. Планета в 10 раз горячее Юпитера, в ее атмосфере присутствует вода и угарный газ.

Астрономы надеются, что в течение следующего десятилетия смогут получить прямые изображения землеподобных планет благодаря строящимся 30-метровым телескопам на Гавайях и в Чили.

Исследования показали, что планете около 15 миллионов лет. При этом она оказалась в два-три раза плотнее, чем ожидали ученые. Так, по размерам она совпадала с Юпитером, но ее масса в восемь раз превосходила его массу.

«Это означает, что плотность экзопланеты примерно в два раза превышает плотность Земли и почти в 10 раз превышает плотность Юпитера», – пояснили авторы научной работы.

Считается, что газовые планеты могут формироваться двумя путями. Первый подразумевает постепенную аккрецию ядра. Частицы вещества из газопылевого диска притягиваются друг к другу и образуют относительно крупное тело. Достигнув определенного размера, ядро притягивает к себе водород и гелий, создавая массивную газовую оболочку. Второй путь – когда нестабильная область диска сжимается сама по себе, и под действием силы тяжести возникает планета с атмосферой, но без каменистого ядра.

Ученые отметили, что параметры HD-114082b не соответствуют ни одному, ни другому способам. Планета оказалась слишком массивной для своих размеров. Астрономы намерены продолжать наблюдения, чтобы найти причину такого несоответствия.

Интересно, что HD-114082b – одна из всего трех известных экзопланет моложе 30 миллионов лет, которым удалось измерить радиус и массу. При этом во всех трех случаях результаты не совпали с теоретическими прогнозами.