Землеподобным планетам разрешили формироваться у тусклых звезд

Две землеподобные планеты у красного карлика

NASA, ESA

Швейцарские астрономы провели компьютерную симуляцию формирования планет в обитаемых зонах у небольших и тусклых звезд. Судя по ее результатам, большинство планет в этой области будут иметь глубокий океан и их размер будет сравним с размером Земли. Статья ученых принята к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics Letters, с ее текстом можно ознакомиться на сервере препринтов ArXiv.

В августе этого года ученые обнаружили экзопланету у Проксимы Центавра — самой близкой к Земле звезды. Эта звезда относится к классу красных карликов, то есть тусклых и значительно менее крупных, чем наше Солнце, звезд, отличающихся исключительной продолжительностью жизни. Экзопланета находилась в потенциально пригодной для жизни зоне, и по оценкам ученых ее масса может быть сравнима с земной. В связи с этим ученые стали активно исследовать распространенность подобных планет в обитаемых зонах у звезд, похожих на Проксиму Центавра.

Для ответа на этот вопрос, авторы работы провели компьютерное моделирование. В своей симуляции астрофизики изучили эволюцию протопланетных дисков более чем у ста звезд с массой в 0,1 масс Солнца, схожим с Солнцем радиусом, и температурой около 3 тысяч Кельвинов. Массы дисков, использованных учеными для модели, приведены ниже:

Все планеты, согласно допущению ученых, должны были формировалиться из планетезималей путем аккреции, то есть постепенного «прилипания» крошечных частиц пыли друг к другу. В каждом околозвездном диске исследователи изначально разместили по десять «зародышей» планет с массой, примерно равной массе Луны. Планетезимали находились на расстояниях от 0,01 до 5 астрономических единиц от главной звезды. С помощью компьютера авторы работы следили за тем, как они будут расти, мигрировать и к чему их миграция будет приводить.

Полученные в результате симуляции планеты имели массу от 0,5 до 1,5 масс Земли и были богаты летучими веществами. Чаще всего «рождались» экзопланеты с массой, примерно равной массе Земли. Кроме того, как сообщают ученые в The Space Reporter, модель также показала, что около девяноста процентов из них могут содержать до десяти процентов воды — для сравнения, на Земле содержится менее 0,2 процентов воды. По словам астрофизиков, такие миры могут быть покрыты очень глубоким океаном, и на его дне вода будет существовать в виде льда (при превышении давления 10-100 тысяч атмосфер, вода переходит в твердую форму даже при высокой температуре).

Исследователи также рассмотрели случай, когда масса протопланетных дисков была в два раза больше, чем в оригинальной модели. При таком условии планеты с обилием воды встречались значительно реже. Авторы работы связали это с тем, что околозвездный диск в таком случае будет очень горячим, и снеговая линия (граница в диске, где существует лед), тоже будет находиться дальше, что препятствует формированию «водных» планет в потенциальной зоне обитаемости.

Тем не менее, авторы работы говорят, что и обилие воды, которая традиционно считается необходимым условием для существования жизни, может негативно сказываться на климате планеты. Вполне возможно, что лед на дне океана будет препятствовать карбонатно-силикатному циклу, который отвечает за восемьдесят процентов обмена углекислым газом между планетой и ее атмосферой. Это, в свою очередь, помешает эффективно поддерживать стабильность температуры на поверхности. Кроме того, исследователи отмечают, что на планетах со слишком большим количеством воды геохимический цикл углерода может быть нестабилен, что также выводит из равновесия климат планеты.

Ученые ведут активные споры о пригодности для жизни планет рядом с красными карликами. Во-первых, планеты в зоне потенциальной обитаемости имеют тенденцию быть приливно-захваченными. В этом случае они все время обращены одной стороной к своей материнской звезде, и между «дневной» и «ночной» частью планеты наблюдается высокий перепад температур. Одна сторона нагревается очень сильно, что может приводить к выпариванию океанов, а другая наоборот замерзает и вода может скапливаться в виде ледников. Во-вторых, на поверхность планеты будет падать большое количество экстремального ультрафиолетового и рентгеновского излучения. На примере Проксимы b ученые показали, что планета будет получать в 250 раз больше рентгеновского излучения, по сравнению с Землей. С исследованиями, посвященными пригодности ближайшей к нам экзопланеты Проксимы b, можно ознакомиться здесь и здесь.

Кристина Уласович




Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.