Испаряющиеся миры: почему важно изучать атмосферы планет у горячих звезд

Почему так важно понимать, как планеты, вращающиеся вокруг горячих F-типа звезд, теряют свои атмосферы? На этот вопрос попыталась ответить международная группа ученых в новом исследовании, впервые изучившем процесс атмосферного побега у таких экзопланет. F-тип звезд, к которому относятся более крупные и горячие светила, чем наше Солнце, создает экстремальные условия для близлежащих планет. Их мощная радиация и высокая температура буквально «сдувают» атмосферы с планет, находящихся на тесных орбитах.

В ходе исследования ученые проанализировали данные с инфракрасной камеры (WIRC) Паломарской обсерватории, собранные во время десяти транзитов шести различных экзопланет-«горячих юпитеров»:

• HAT-P-8 b

• KELT-7 b

• WASP-93 b

• WASP-103 b

• WASP-12 b

• WASP-180 A b

Целью было измерить масштабы потери атмосферы каждой из планет на их сверхблизких орбитах. Результаты оказались неоднородными:

• Значительная потеря атмосферы была зафиксирована у WASP-12 b и WASP-180 A b.

   

• Возможные признаки потери обнаружились у WASP-93 b и HAT-P-8 b.

• Отсутствие detectable потери было отмечено у WASP-103 b и KELT-7 b.

Сравнив данные с компьютерными моделями, ученые количественно оценили скорость испарения. Оказалось, что WASP-12 b теряет около 25 миллиардов тонн вещества в секунду, а WASP-180 A b — около 7 миллиардов тонн в секунду.

Почему это открытие так значимо?

Это исследование стало новаторским, так как ранее изучение атмосферного побега в основном ограничивалось планетами у более холодных и маленьких K- и M-типа звезд (красных карликов). F-тип звезд представляет собой принципиально иной, более агрессивный класс, что позволяет проверить теории формирования и эволюции планет в экстремальных условиях.

Изучение этого процесса — не просто академический интерес. Оно является ключом к пониманию:

1. Долгосрочной эволюции планет: Помогает предсказать, может ли газовый гигант со временем превратиться в каменистый сверхземлю или полностью испариться.

2. Звездно-планетного взаимодействия: Показывает, как звезда влияет на физическое состояние и судьбу своих планет.

3. Потенциальной обитаемости: Определяет, может ли планета, даже в «обитаемой зоне» такой активной звезды, сохранить атмосферу, необходимую для жизни.

4. Проверки моделей: Позволяет тестировать и уточнять теоретические модели планетарного развития.

Полученные данные опровергают упрощенное представление о том, что все планеты у горячих звезд обязательно стремительно теряют свои атмосферы. Тот факт, что у четырех из шести изученных планет этот процесс не был ярко выражен, говорит о сложном характере этого явления. На него, вероятно, влияет не только излучение звезды, но и другие факторы: масса планеты, состав и исходная плотность ее атмосферы, а также магнитные поля.

Таким образом, работа доказывает, что атмосферный побег — это мощный инструмент для изучения разнообразия экзопланетных систем. Она подчеркивает необходимость продолжать целенаправленные наблюдения за планетами у звезд разных типов, чтобы составить полную картину того, как рождаются, живут и умирают миры в нашей Галактике. Это важный шаг к пониманию нашего места во Вселенной и оценке того, насколько уникальна или, наоборот, типична наша собственная Солнечная система.