Жаркое железо

Экзотика экзопланет

Открытия планет у других звезд стали обыденными: достоверно подтверждено существование более четырех тысяч экзопланет. Астрономы-наблюдатели научились определять периоды их орбит, массы, размеры, состав и температуры атмосфер. Однако теоретики-астрофизики нередко приходят в удивление от новых находок. Дело в том, что модели образования планет сложились на базе строения и свойств Солнечной системы. Со времен Лапласа принято считать, что планеты зарождаются вокруг своих звезд в облаках пыли и газа за счет слипания мелких твердых тел, так называемых планетезималей во все более крупные. А далее всем управляет небесная механика. Теперь эта теория трещит по швам: многие экзопланеты не подтверждают ее выводы и совсем не отвечают стандартам Солнечной системы. Вот некоторые из таких находок последних месяцев.

Иллюстрация: SPP 1992 (Patricia Klein)

Жаркое железо

Горячие юпитеры на ультракоротких орбитах все-таки редкость. Гораздо чаще там встречаются маленькие, как считается, каменистые планеты вроде Меркурия. Только что у небольшой звезды GJ 367b телескоп TESS помог открыть одну из самых маломассивных экзопланет. Планета на сверхкороткой орбите облетает свою звезду всего за 7,7 часов. Она размером с Марс, но по составу больше похожа на Меркурий. Результат получен международной группой, возглавляемой доктором Джорджем Рикером (George Ricker) из Массачусетского технологического института.

После обнаружения планеты методом транзитов спектры ее материнской звезды наблюдали с помощью высокоточного спектрографа HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), находящегося на 3,6-метровом телескопе Ла-Силья Европейской южной обсерватории (Чили). Причем тут измерения спектра? Дело в том, что движущаяся по орбите планета периодически колеблет звезду и смещает частоту линий ее излучения. Эти изменения спектра засекают по эффекту Доплера. Спектрометрический метод позволяет определить эксцентриситет и нижнюю границу массы планеты.

Оказалось, что экзопланета весит как 0,55 Земли и имеет размер в 0,72 земного радиуса, определенный по величине затенения звезды. Соответственно среднее значение плотности составляет 8200 кг/м³. Из-за чрезвычайной близости к своей звезде планета, обращенная к ней одной стороной, освещена в пятьсот раз сильнее, чем Земля Солнцем. Ее дневная сторона прогревается до полутора тысяч градусов Цельсия. Поэтому ее атмосфера если и была, то полностью испарилась в космос.

Из чего же состоит планета? Приглядимся к числам. Плотность железа равна 7800 кг/м³, никеля 8900 — кг/м³. Выходит, планета чуть ли не целиком состоит из никеля с железом. Такую природу подтверждает и температура на дневной стороне, равная температуре плавления железа (1538°С) или никеля (1453°С). То есть по дневной стороне планеты должен быть разлит металлический океан, окруженный, видимо, железными торосами по мере удаления в холодную ночную сторону.

Некоторые астрофизики считают такие объекты металлическими ядрами более крупных планет, потерявшими свои силикатные мантии в результате космических катастроф. Звезда удалена от нас всего на три десятка световых лет, что, несомненно, облегчит изучение окрестностей этого красного карлика с помощью новейших телескопов. Если в системе есть другие планеты, то они также могут пролить свет на образование найденной. У планетологов появился очередной объект, который совершенно не влезает в уготованное теорией место.

(Science, т. 374, № 6752, с. 1271)