Обнаружена планета с кометным хвостом

Александр Березин

Астрономы во главе с Давидом Эренрейхом (David Ehrenreich) из Университета Женевы обнаружили у планеты Глизе 436 b, расположенной на расстоянии 33 световых лет от Земли, кометный хвост. Соответствующая работа

Вызов: национальная премия в области будущих технологий.

опубликована

Nature

, а с ее препринтом можно ознакомиться

здесь

Ученые использовали данные наблюдений ультрафиолетового спектрографа космического телескопа «Хаббл» за 2010-2014 годы и сравнили их со снимками той же планеты в оптическом диапазоне. Выяснилось, что проходя через диск своей звезды нептуноподобная планета Глизе 436 b поглощала лишь 0,69% от общего излучения светила в видимом дипазоне, почти не снижая ее яркость для земного наблюдателя. Зато в ультрафиолетовом диапазоне прохождение планеты между ее звездой и «Хабблом» приводило к поглощению сразу 56,3% звездного излучения. Кроме того, в УФ-диапазоне светимость звезды начинала ослабевать за два часа до транзита самой планеты через звездный диск, и все еще не возвращалась к нормальной через три часа после такого транзита.

Глизе 436 b, лежащая в созвездии Льва в 33 световых годах от Земли, является «теплым нептуном», вращающимся вокруг красного карлика Глизе 436. Планета отстоит от своей звезды лишь на 4,35 миллиона километров, что вдесятеро ближе, чем удаление Меркурия от Солнца. При массе в 22,2 земных и радиусе в 4,3 земных, температура нижних слоев атмосферы там достигает венерианской. Экзопланета в основном состоит из экзотической формы водного льда, образующейся при высокой температуре и большом давлении.

Исследователи провели анализ тех длин волн, на которых транзит Глизе 436 b сильнее всего поглощал свет ее звезды и пришли к выводу, что они соответствуют тем, что эффективно поглощаются атомами водорода. По данным спектрографии скорость таких атомов составляла 40-120 километров в секунду, в то время как для покидания атмосферы планеты достаточно превысить ее вторую космическую скорость (для Глизе 436 b – 26 километров в секунду). Иными словами, излучение красного карлика этой системы вынуждает планету-гиганта терять необычайно большое количество водорода, который покидает ее атмосферу. Судя по данным наблюдений, поток атомов водорода несимметричен и по мере транзита меняет свою ориентацию относительно земного наблюдателя. Излучение звезды «выдавливает» его во внешние области этой системы, образуя огромный хвост кометного типа, тянущийся за Глизе 436 b:

Определить его точные размеры затруднительно, однако по своему сечению «хвост» должен в десятки раз превосходить размеры самой планеты. Ученые отмечают, что судя по наблюдавшей интенсивности поглощения УФ-лучей гигантская планета теряет 100 – 1 000 тонн водорода в секунду. С учетом ее значительной массы это означает потерю не более чем 0,2% атмосферы за миллиард лет. Таким образом этот хвост кометного типа является не только самым большим из известных, но и еще и весьма долгоживущим. Возраст системы Глизе 436 оценивается как минимум в шесть миллиардов лет, и потеря водорода Глизе 436 b должна была происходить все это время.

Как отмечают авторы работы, в первый миллиард лет своего существования красный карлик системы излучал в УФ и рентгеновском диапазонах намного больше, чем сегодня. Это означало гораздо большие масштабы потери водорода гигантской планетой. В ту пору кометоподобный хвост должен был быть намного более масштабным, а всего за первый миллиард лет планета потеряла до 10% от своей первоначальной атмосферы.
Аналогичная интенсивная потеря легких газов наблюдалась и в прошлом Земли и Марса, а также многих экзопланет, отмечают ученые. На данный момент облака газов, теряемых планетой, были выявлены вокруг ряда других гигантских планет за пределами Солнечной системы. Однако ни разу эти облака не достигали таких размеров. По всей видимости, Глизе 436 b находится близко к внутренней границе орбит, совместимых с ее нынешним обликом. Будь планета несколько ближе к светилу – и она потеряла бы основную часть своей атмосферы, оставив лишь обнаженное плотное скалистое ядро.

Считается, что именно такую эволюцию претерпел ряд экзопланет типа Kepler-10c. По размерам они значительно уступают газовым гигантам – тот же Kepler-10c почти вдвое меньше Глизе 436 b – однако по массе близки ним. Обусловлено это очень высокой плотностью, в случае Kepler-10c на треть превосходящей земную. Необычайная плотность стала результатом того, что бывший газовый гигант был слишком близко к собственной звезде и потерял свою газовую оболочку в период молодости светила.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.