Астрономы получили новые сведения об экстремальных условиях, которые могут разрушить каменистые планетарные тела, известные как «дезинтегрирующие планеты», поскольку их разъедает жар звезд-хозяев.
Новые данные были получены в результате исследований, проведенных двумя группами астрономов, одна из которых работает в Пенсильванском государственном университете, а другая — в Массачусетском технологическом институте (MIT). Совместные выводы показывают, как быстро интенсивное тепло звезд может разрушить планеты на их орбите.
С помощью космического телескопа НАСА «Джеймс Уэбб» и спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) обе группы исследовали космос в поисках транзитов — периодических изменений в свете, излучаемом звездами. Считается, что одной из причин таких «провалов» в световом излучении являются планеты, чьи орбитальные траектории периодически оказываются между Землей и звездой-хозяином.
Наблюдение за распадающимися планетами с помощью телескопа Уэбба
Хотя возникающие в результате падения света обычно симметричны и происходят раз в несколько недель или месяцев, когда планета завершает свою орбиту, известно несколько случаев, когда планеты, расположенные очень близко к звездам-хозяевам, могут завершать свою орбиту раз в несколько часов. Эти редкие планеты известны как ультракороткопериодические планеты (USP).
Используя мощный космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб», команда из Пенсильванского университета надеется изучить редкую подкатегорию USP, известную как распадающиеся планеты. Эти планеты отличаются тем, что они настолько малы, что не обладают достаточной гравитацией, чтобы легко удерживать материал на своей поверхности, который к тому же быстро испаряется, поскольку их поверхность очень горячая.
Из-за постоянно испаряющегося материала на поверхности распадающихся планет их транзитные сигналы непостоянны и часто меняются с каждой орбитой вокруг звезды-хозяина. Астрономы также наблюдали пылевые хвосты, создаваемые этими звездами, что делает их внешне похожими на кометы, поскольку испаряющийся поверхностный материал уходит в космос позади них по мере прохождения ими своего орбитального пути.
Парадоксально, но в то время как астрономы не имеют прямого доступа к близлежащим планетам, таким как Меркурий и Венера, и имеют лишь очень ограниченные образцы мантии Земли, «мы обнаружили планеты за сотни световых лет от нас, которые посылают свои внутренности в космос и освещают их для изучения с помощью наших спектрографов», — сказал Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики в Penn State и соавтор одного из новых исследований, назвав такие наблюдения «замечательной и удачной возможностью понять внутренности планет».
Девятичасовая орбита экзопланеты K2-22
K2-22, звезда, на которой сосредоточилась команда Пенсильванского университета, была обнаружена космическим аппаратом «Кеплер» в рамках его расширенной миссии. На орбите этой звезды вращается K2-22b, которая завершает свой путь по орбите чуть более чем за девять часов. Учитывая близость к звезде, температура поверхности K2-22b, по оценкам, составляет около 2 100 К, что позволяет испарять большую часть каменистого и металлического материала поверхности, который выбрасывается в космос при движении по орбите.
Некоторые астрономы подозревают, что несколько распадающихся планет могли выбросить так много материала, что от их железных ядер мало что осталось.
По словам Райта, он надеялся, что некоторые из планет-кандидатов, изученных его командой, все еще сохранят части своих мантий «или, возможно, даже испаряющийся материал коры».
«Средний инфракрасный спектрограф JWST MIRI был идеальным инструментом для проверки», — сказал Райт, — «потому что материалы коры, силикатной мантии и железного ядра будут пропускать свет по-разному, и JWST сможет различить их спектроскопически».
Поскольку команда слишком поздно начала наблюдать планету в период, когда ее хвост, похожий на комету, был достаточно плотным, чтобы его можно было легко заметить, ей пришлось изучать хвост с гораздо более слабым спектром, что сделало его менее удобным для сбора информации.
К счастью, спектры, которые удалось наблюдать, совпали с результатами прошлых наблюдений, согласно которым материал, испаряющийся с распадающихся планет, состоит из силикатов, которые, вероятно, происходят из мантии планеты.
Команда обнаружила в своих данных сюрпризы: узкие особенности в области 4,5 и 5,1 микрона, которых они не предполагали в своих первоначальных моделях. По-видимому, эти аномальные особенности являются результатом присутствия диоксида углерода и оксида азота, которые также ассоциируются с ледяными космическими объектами — кометами, а не с большинством планет.
Команда надеется, что их новый метод позволит другим астрономам проводить аналогичные наблюдения с помощью JWST, что позволит глубже изучить моделирование этого необычного космического объекта.
Спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS)
Недавние открытия, ставшие возможными благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб», не единственные, которые помогли расширить наши представления об этих загадочных объектах. Параллельно с исследованиями Пенсильванского университета работали специалисты Массачусетского технологического института, которые также сообщили об обнаружении новой распадающейся планеты спутником Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS).
Открытие TESS было сделано во время наблюдения за звездой BD+05 4868 A, которая показала наличие на своей орбите аналогичного, похожего на комету объекта. Марк Хон, постдокторант научного отдела TESS Массачусетского технологического института, сказал, что объект, обнаруженный его командой, имеет «наиболее заметные пылевые хвосты на сегодняшний день».
Хон, возглавлявший исследования команды Массачусетского технологического института, сказал, что планета, которая быстро испаряется, создает «гигантские» пылевые хвосты. «Его длина составляет около 9 млн км, он обращается вокруг звезды по половине орбиты планеты каждые 30 с половиной часов», — сказал Хон.
Увеличенная продолжительность транзита планеты (около 15 часов) помогла продемонстрировать ее массивные пылевые шлейфы, причем глубина транзита затмевает более 1 % света, излучаемого звездой. Частично этот эффект создается парой пылевых шлейфов, исходящих от планеты, которые, по-видимому, вызваны пылевым материалом, оставшимся на пути ее орбиты.
В MIT подозревают, что при нынешних темпах распада планета, вероятно, теряет по одной луне материала каждый миллион лет или около того, что означает, что планета полностью испарится где-то в ближайшие два миллиона лет.
«Скорость испарения планеты совершенно катаклизмическая», — сказал Хон, — «и нам невероятно повезло, что мы наблюдаем последние часы этой умирающей планеты». Хон добавил, что, поскольку планета BD+05 4868 Ab имеет самую яркую звезду-хозяина среди всех известных распадающихся планет, наблюдения команды помогут им установить новые стандарты для будущих исследований этих загадочных исчезающих планет.
Обе команды представили предложение по использованию космического телескопа «Джеймс Уэбб» в дальнейших исследованиях BD+05 4868 A, которые, как они надеются, позволят получить сведения, аналогичные тем, что были получены командой Пенсильванского университета в отношении K2-22.
Результаты работы команды Пенсильванского университета и команды Массачусетского технологического института были недавно представлены на 2025-м заседании Американского астрономического общества.
Читайте все последние новости астрономии на New-Science.ru
