Горячие юпитеры могут «раздуваться» под воздействием излучения материнской звезды, сообщают астрономы в статье в журнале The Astronomical Journal. Такой вывод ученые сделали на основе наблюдения двух планет рядом с красными гигантами. Открытие поможет объяснить, почему горячие юпитеры имеют такой большой радиус, а также понять, как будут эволюционировать планеты Солнечной системы в будущем.
С момента открытия первого горячего юпитера рядом со звездой, похожей на наше светило, прошло около 20 лет. Тем не менее, до сих пор не ясно, как рождаются такие объекты. Радиус некоторых планет порой может в два раза превышать радиус Юпитера, при том, что их масса порой оказывается очень невелика. Исследователи предполагали, что большие газовые гиганты с низкой плотностью могут «раздуваться» благодаря излучению звезды, вокруг которой они вращаются. Поступающее от светила тепло в сочетании с теплом, исходящим из недр планеты, способствует увеличению размера атмосферы небесного тела. В новой работе астрономам удалось подтвердить эту гипотезу.
Команда исследователей под руководством Самуэля Гранблатта (Samuel K. Grunblatt) изучила данные, собранные «охотником за экзопланетами» — телескопом «Кеплер». Ученые искали небесные тела, вращающиеся вокруг красных гигантов. Эти звезды находятся на поздних стадиях эволюции и отличаются высокой светимостью и протяженными оболочками. Согласно предположению ученых, если энергия, поступающая от светила, и правда влияет на атмосферу горячих юпитеров, то планеты, чьи орбиты пролегают в непосредственной близости от красных гигантов, должны быть очень «раздуты».
Астрономы обнаружили горячий юпитер K2-132b, который вращается вокруг красного гиганта с периодом 9 дней. Экзопланета имеет радиус в 1,3 раза больше, чем у Юпитера, и массу почти в два раза меньше. Также исследователи обратили внимание на ее «близнеца», планету K2-97, которая уже была известна астрономам. Ее характеристики, включая массу, размер и период вращения вокруг материнской звезды, очень близки к характеристикам K2-132b.
Чтобы получить точные параметры планет, а также узнать историю эволюции материнских звезд, ученые провели прямые, астросейсмические и спектроскопические наблюдения. На основе этих данных авторы провели моделирование, которое помогло им рассчитать, насколько эффективно горячие юпитеры поглощают и переносят в недра энергию своих светил. Выяснилось, что для того, чтобы атмосфера небесных тел раздулась до тех размеров, которые мы наблюдаем, до внутренних слоев газовых гигантов должно доходить примерно 0,03 процента излучения.
Для того, чтобы делать окончательные выводы о том, как формируются большие горячие юпитеры с низкой плотностью, необходимы дополнительные наблюдения. Тем не менее, работа ученых помогает приблизиться к пониманию этого процесса. В будущем наше Солнце тоже превратится в красного гиганта, поэтому ученых интересует, как будет влиять на планеты эволюция светила.
Атмосферы горячих юпитеров могут быть очень необычны. Ученым известны планеты с облаками из перовскита или корунда — минерала, разновидностью которого являются рубин и сапфир, и снегом из оксида титана. В этом году также удалось впервые зафиксировать у горячего юпитера стратосферу.
Кристина Уласович