Хотя наша Солнечная система содержит только «обычную Землю», астрономы предсказывают, что другие системы могут содержать «суперземли»; скалистые планеты с массой в несколько раз большей нашей планеты. Поскольку звезды красного карлика имеют меньшую массу, они не могут висеть на более легком газе, который превращается в газовых гигантов. Оставшиеся более тяжелые элементы успевают сформировать очень массивные земные планеты.
Новое объяснение образования «суперземель» предполагает, что они с большей вероятностью будут обнаружены на орбите вокруг звезд красного карлика - наиболее распространенного типа звезд - чем планеты-гиганты газа, такие как Юпитер и Сатурн. Теория, предложенная доктором Аланом Боссом из Департамента земного магнетизма Института Карнеги, описывает механизм, посредством которого ультрафиолетовое излучение соседней массивной звезды снимается с газовой оболочки планеты, обнажая супер-Землю. Работа, опубликованная 10 июня 2006 года в Astrophysical Journal (Letters), объясняет недавние открытия внесолнечных планет методом микролинзирования.
Супер-Земли имеют массы, которые варьируются между массами Земли и Нептуна, но имеют неизвестные составы. «Из 300 звезд, ближайших к Солнцу, по крайней мере 230 звезд красного карлика, масса которых меньше половины массы Солнца», - говорит Босс. «Поскольку близлежащие звезды - это самое легкое место для поиска других похожих на Землю планет, важно попытаться предсказать, какие типы планетных систем у них могут быть, а это значит попытаться выяснить, как могут формироваться их планеты».
Недавно были представлены доказательства, возможно, планеты с наименьшей массой, найденной на сегодняшний день на орбите вокруг звезды главной последовательности, такой как Солнце. Он был найден международным консорциумом астрономов в ходе микролинзирования, когда звезда на переднем плане усиливает свет от гораздо более далекой звезды, изгибая свет фоновой звезды в нашем направлении, эффект, предсказанный Эйнштейном. Кроме того, они также наблюдали вторичное осветление, что согласуется с присутствием планеты массой примерно 5,5 масс Земли, вращающейся вокруг звезды переднего плана на расстоянии, аналогичном поясу астероидов в нашей Солнечной системе. Хотя личность звезды переднего плана неизвестна, скорее всего, это звезда красного карлика (M dwarf). Впоследствии были представлены доказательства микролинзирования планетой массой в 13 масс вокруг другого красного карлика.
Группы обнаружения микролинзирования истолковали свои открытия как свидетельство того, что суперземли могут образовываться вокруг звезд красных карликов в результате того же процесса, который привел к образованию Земли и других планет земной группы в нашей Солнечной системе, а именно столкновениям между постепенно увеличивающимися твердыми телами. Однако этот процесс настолько медленный, что вряд ли приведет к образованию планет газовых гигантов вокруг красных карликов, потому что газ диска, вероятно, исчезнет, прежде чем твердые тела станут достаточно большими, чтобы захватить любой газ. Однако группы микролинзирования ранее обнаружили доказательства существования двух газовых планет-гигантов с массами, подобными массам Юпитера, вокруг двух других звезд красных карликов. Учитывая, что с помощью микролинзирования было обнаружено равное количество планет-гигантов и планет с супер-массой, но первые легче обнаружить, они утверждали, что планет-гигантов должно быть намного меньше, чем супер-Земли.
Босс размышлял об этих открытиях, сидя в холле гостиницы в Хьюстоне, когда ему пришло новое объяснение четырех микролинзированных планет. Ранее он показал, что звезды красного карлика, вероятно, быстро образуют протопланеты газового гиганта по механизму нестабильности диска, в результате чего газообразный диск образует спиральные рукава и самогравитирующие протопланеты, которые станут Юпитерами в отсутствие каких-либо помех. Однако большинство звезд образуются в регионах, где в конечном итоге образуются массивные O-звезды Такие звезды испускают огромное количество ультрафиолетового (УФ) излучения, которое снимает с диска газ вокруг молодых звезд, подвергая их внешние протопланеты ультрафиолетовому излучению и снимая их газовые оболочки. В 2002 году Босс и его коллеги по Карнеги, Джордж Ветерилл и Надер Хагигипур (ныне в Гавайском университете), предложили это объяснение для формирования Урана и Нептуна, массы которых аналогичны массам супер-Земли.
«До меня дошло, что, поскольку ультрафиолетовое удаление зависит от массы центральной звезды, суперземли должны находиться на гораздо меньших орбитах вокруг красного карлика, чем вокруг Солнца», - говорит Босс. «Эта идея естественным образом предсказывает, что красные карлики, которые образуются вблизи массивных звезд, в конечном итоге получат суперземли, вращающиеся на орбите на расстояниях, на которых суперземли были обнаружены микролинзированием». Красные карлики, которые образуются в отсутствие массивных звезд, не будут страдать от ультрафиолета и, следовательно, будут образовывать газовые планеты-гиганты на этих расстояниях, а не суперземли. Таких звезд в меньшинстве, поэтому красные карлики должны вращаться по большей части суперземлями на астероидных расстояниях и за их пределами. Этот прогноз согласуется с обнаружением микролинзирования на сегодняшний день.
Еще неизвестно, будут ли подтверждены теоретические предсказания Босса продолжающимися поисками микролинзирования и космическими миссиями по обнаружению планет, запланированными НАСА и Европейским космическим агентством. Определение составов суперземель будет серьезной проблемой с важными последствиями для их обитаемости.
Первоначальный источник: пресс-релиз Карнеги
