За последние несколько лет открытие планет вне Солнца, безусловно, нагрелось. С развертыванием Kepler миссия в 2009 году, несколько тысяч кандидатов экзопланеты были обнаружены и более 2500 были подтверждены. Во многих случаях эти планеты были газовыми гигантами, вращающимися вокруг своих звезд (также называемых «горячими юпитерами»), что противоречило некоторым общепринятым представлениям о том, как и где образуются планеты.
Помимо этих массивных планет, астрономы также обнаружили широкий спектр планет, которые варьируются от массивных планет земной группы («Супер-Земли» до гигантов размером с Нептун). В недавнем исследовании международная команда астрономов обнаружила три новые экзопланеты, вращающиеся вокруг трех разных звезд. Эти планеты представляют собой интересную партию находок, состоящую из двух «Горячих Сатурнов» и одного Супер-Нептуна.
Это исследование под названием «Открытие WASP-151b, WASP-153b, WASP-156b: понимание миграции гигантских планет и верхней границы пустыни Нептуна» недавно появилось в научном журнале. Астрономия и Астрофизикаs. Во главе с Оливье. D. S. Demangeon, исследователь из Института астрофизики и космических наук в Португалии, команда использовала данные исследования SuperWASP по поиску экзопланет для обнаружения признаков трех новых газовых гигантов.
Super Wide Angle Search for Planets (SuperWASP) - это международный консорциум, который использует широкоугольную транзитную фотометрию для мониторинга ночного неба во время транзитных событий. Программа опирается на роботизированные обсерватории, расположенные на двух континентах - SuperWASP-North, расположенный в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарских островах; и SuperWASP South, в Южно-Африканской астрономической обсерватории, недалеко от Сазерленда, Южная Африка.
По данным обследования SuperWASP, доктор Деманжон и ее коллеги смогли обнаружить три транзитных сигнала, исходящих от трех далеких звезд - WASP-151, WASP-153 и WASP-156. Затем последовали спектроскопические наблюдения, выполненные с использованием обсерватории Верхнего Прованса во Франции и обсерватории Ла Силла в Чили, что позволило команде подтвердить природу этих планет.
Исходя из этого, они определили, что WASP-151b и WASP-153b - это два «горячих Сатурна», что означает, что они являются газовыми гигантами низкой плотности с близкими орбитами. Они вращаются вокруг своих соответствующих солнц, которые оба являются ранними звездами G-типа (иначе как желтые карлики, как наше Солнце), с периодом обращения 4,53 и 3,33 дня. Между тем WASP-156b - это Супер-Нептун, который вращается вокруг звезды типа K (оранжевый карлик). Как они указали в своем исследовании:
«WASP-151b и WASP-153b относительно похожи. Их массы 0,31 и 0,39 м Юп и полуоси 0,056 а.е. и 0,048 а.е. соответственно указывают на два объекта размера Сатурна вокруг ранних звезд G-типа величиной V ~ 12,8. Радиус WASP-156b, равный 0,51R, Jup предполагает наличие супер-Нептуна и делает его самой маленькой планетой, когда-либо обнаруженной WASP. Его масса 0,128 М Jup также является третьим по величине обнаруженным WASP после WASP-139b и WASP-107b. Также интересен тот факт, что WASP-156 является яркой звездой типа K (magV = 11,6) ».
Взятые вместе, эти планеты представляют некоторые основные возможности для исследования экзопланет. Как они указывают, «эти три планеты также находятся вблизи (WASP-151b и WASP-153b) или ниже (WASP-156b) верхней границы Нептуновой пустыни». Это относится к границе, которую астрономы наблюдали вокруг звезд, где планеты размером с Нептун очень маловероятны.
В основном, из всех короткопериодных экзопланет (менее 10 дней), которые были обнаружены до настоящего времени, большинство, как правило, находились в категории «Супер-Земля» или «Супер-Юпитер». Этот дефицит планет, подобных Нептуну, объясняется различными механизмами формирования и эволюции горячих Юпитеров и короткопериодных суперземель, а также результатом истощения газовой оболочки, вызванного ультрафиолетовым излучением звезды. ,
На данный момент обнаружено только девять «супер-нептун»; так что это последнее открытие (чьи характеристики хорошо известны) должно предоставить множество возможностей для исследований. Или, как доктор Демангеон и ее коллеги объясняют в исследовании:
«WASP-156b, будучи одним из немногих хорошо охарактеризованных Супер-Нептун, поможет ограничить формирование планет размером с Нептун и переход между газовым и ледяным гигантами. Оценки возраста этих трех звезд подтверждают тенденцию к тому, что у некоторых звезд гирохронологический возраст значительно ниже их изохронного возраста ».
Группа также предложила несколько возможных объяснений существования «нептуновской пустыни», основываясь на своих выводах. Для начала, они предположили, что может быть ответственна миграция с высоким эксцентриситетом, когда ледяные гиганты размером с Нептун образуются во внешних пределах звездной системы и со временем мигрируют внутрь. Они также указывают на то, что их открытие является убедительным доказательством того, что ультрафиолетовое излучение и истощение газовой оболочки могут быть ключевой частью головоломки.
Но, конечно же, доктор Демангеон и ее коллеги указывают, что для подтверждения их гипотезы потребуются дальнейшие исследования, и что необходимы дальнейшие исследования, чтобы должным образом ограничить границы так называемой «нептунской пустыни». Они также указывают на то, что будущие миссии, такие как НАСА «Транзитный обзорный спутник экзопланет» и PLAnetary «Переходы и колебания звезд» (PLATO), будут иметь жизненно важное значение для этих усилий.
«Очевидно, что необходим более тщательный анализ, чтобы исследовать все возможные последствия этой гипотезы», - заключают они. «Такой анализ выходит за рамки данной статьи, но мы считаем, что эту гипотезу стоит исследовать. В этом контексте особенно интересным будет поиск компаньонов с длительным периодом, которые могли бы вызвать миграцию с высокой эксцентриситетом, или независимую оценку возраста с помощью астеросимологии с помощью TESS или Платона ».
Огромное количество открытий экзопланет, сделанных в последние десятилетия, позволило астрономам проверить и пересмотреть общепринятые теории о том, как планетные системы формируются и развиваются. Эти же открытия также помогли нам лучше понять, как появилась наша собственная Солнечная система. В конце концов, способность изучать разнообразные планетные системы, которые находятся на разных этапах своей истории, позволяет нам создать своего рода временную шкалу для космической эволюции.
