«Горячие Юпитеры» продолжают удивлять астрономов
Опубликовал: Andrew | рубрики: Наука и техника |
В ходе сравнительного анализа химического состава экзопланет класса «горячий Юпитер» и их звезд-прародителей европейским астрономам удалось выявить ряд любопытных закономерностей. Ученые полагают, что полученные результаты могут привести к пересмотру существующей теории формирования планет.
Астрономы обнаружили уже 188 планет, находящихся за пределами Солнечной системы. Среди них 10 известны как транзитные планеты — обнаружить их можно в тот момент, когда они проходят между своей звездой и Землей. В силу технических ограничений транзитным или затменным методом удается пока обнаруживать только гигантские планеты, орбиты которых расположены на близком расстоянии от звезды. Планеты такого типа называют «горячими Юпитерами» или Пегасидами (Pegasids). Открытые на сегодняшний день транзитные планеты имеют массы от 110 М до 430 М, где М — масса Земли (для сравнения, масса Юпитера, самой крупной планеты Солнечной системы, равна 318 М).
Несмотря на относительную малочисленность, транзитные планеты являются ключом к пониманию процесса планетообразования, поскольку только у них можно определить массу и радиус. Эти величины позволяют рассчитать среднюю плотность и оценить химический состав. Однако для получения точных величин необходимо знать также внутреннюю структуру планет.
Ситуация осложняется отсутствием достаточной информации о поведении материи при сверхвысоких давлениях (давление внутри гигантских планет более чем в миллион раз превышает атмосферное давление Земли). В ходе предварительных исследований из девяти «транзитных» планет, известных до апреля 2006 года, химический состав удалось более-менее точно определить только для наименее массивной планеты. Как оказалось, она обладает массивным ядром, состоящим из тяжелых элементов, массой приблизительно 70 М и оболочкой из водорода и гелия массой 40 М. Было также известно, что из оставшихся восьми планет шесть состоят главным образом из водорода и гелия, подобно Юпитеру и Сатурну, но массы их ядер не удавалось определить. Последние две планеты оказались слишком большими и не описывались простыми моделями.
Впервые сопоставив всю имеющуюся предварительную информацию и включив в расчеты две аномально большие планеты, европейские астрономы под руководством д-ра Тристана Гийо (Tristan Guillot) из CNRS, обсерватории Лазурного берега (Франция), установили, что девять транзитных планет имеют гомогенные свойства, то есть состоят из ядер с массами от 0 (ядро отсутствует или очень мало) до 100 М и газовых оболочек, сообщает PhysOrg. Из этого следовало, что некоторые из «горячих Юпитеров» должны содержать больше тяжелых элементов, чем предполагалось. При сравнении массы тяжелых элементов планет с содержанием металлов в их звездах, ученые также обнаружили определенную корреляцию. Планеты, сформированные вокруг звезд, которые являются столь же богатыми металлом, как наше Солнце, имеют маленькие ядра, в то время как планеты, звезды которых содержат в два-три раза больше металлов, имеют намного большие ядра.
Существующие модели формирования планет не могут объяснить присутствие большого количества тяжелых элементов в «горячих Юпитерах». Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что эти модели нуждаются в пересмотре.
Корреляция между звездным и планетарным составом, скорее всего, будет подтверждена при дальнейших открытиях планет транзитным методом. Интересно, что результаты исследований объясняют, почему эти планеты трудно обнаружить наземными средствами наблюдений: большинство Пегасид имеют массивные ядра, следовательно, их размеры меньше ожидаемых. В октябре этого года планируется запустить космический зонд COROT, который, как ожидается, должен обнаружить и исследовать характеристики десятков транзитных планет, включая малые планеты и планеты, находящиеся далеко от своих звезд.
Корреляция между звездным и планетарным содержанием тяжелых элементов
В заключение следует сказать несколько слов о десятой транзитной планете XO-1b, которая была обнаружена совсем недавно с помощью недорогого самодельного телескопа. Это аномально большая планета, вращающаяся около звезды солнечного типа. Исследования показали, что она имеет очень маленькое ядро, что полностью соответствует предположению о звездно-планетарной корреляции химического состава.
