Планетологи заподозрили экзопланеты земного типа в криовулканизме
Многие экзопланеты земного типа могут напоминать строением ледяные спутники планет-гигантов Солнечной системы и быть при этом вулканически активными. К такому выводу пришли планетологи NASA, рассчитав уровни внутреннего тепла для 53 экзопланет. Статья опубликована в Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
Считается, что вулканическая активность способствует формированию атмосферы на экзопланетах земного типа, а вот отсутствие вулканизма или нерегулярные извержения мешают этому процессу. Поэтому на геологически активных планетах с большей вероятностью сформируется потенциально пригодная для обитания среда. С этой точки зрения интересен и криовулканизм на холодных планетах, поскольку он подтверждает наличие океанов под их ледяной поверхностью — мы наблюдаем такие явления на некоторых спутниках планет-гигантов Солнечной системы — например, на спутнике Юпитера Европе.
Ученые Калифорнийского университета чуть больше десяти лет назад построили модель уровней вулканизма в зависимости от массы и возраста планеты для землеподобных планет массой от 0,25 до 25 земных. Однако этот анализ не учитывал влияние на вулканическую активность приливных сил.
Планетолог NASA Линна Квик (Lynnae Quick) и ее коллеги из аризонского Института планетологии и Университета Айдахо рассчитали уровни внутреннего тепла для 53 экзопланет массой от 0,086 до 8 масс Земли и радиусом от 0,54 до 2 радиусов нашей планеты. Ученые исходили из того, что источниками тепла для таких планет являются как распад радиоактивных элементов в их недрах, так и приливное взаимодействие. Взяв за основу уровни внутреннего тепла планет Солнечной системы и их спутников, планетологи смогли спрогнозировать уровень вулканической активности на экзопланетах. Большинство экзопланет в выборке имело радиус около 1,7 радиуса Земли, что однозначно позволило их отнести к суперземлям.
Расчеты показали, что все исследованные экзопланеты, скорее всего, вулканически активны. При этом эффективная температура и плотность 14 планет — почти 26 процентов из выборки — говорит о том, что эти тела, вероятно, покрыты океанами. Девять из этих 14 планет вовсе должны напоминать по структуре некоторые ледяные спутники Юпитера и Сатурна — океаны на них скрыты поверхностным слоем льда, а значит, имеет место криовулканизм. Квик и ее коллеги считают, что это может быть непрямым доказательством потенциальной обитаемости таких планет, а значит, спектральные исследования и изучение потенциала вулканической активности экзопланет земного типа должны быть в приоритете для исследований в ближайшие годы.
Ранее мы писали о том, как спектрограф ESPRESSO подтвердил существование землеподобной экзопланеты Проксимы b у ближайшей к Солнцу звезды, а также о том, как у солнцеподобный звезды нашли экзопланету, по размеру и массе похожую на Землю.
Евгения Скареднева
Но не все из них станут потом планетами
Астрономы при помощи телескопов VLT и ALMA впервые увидели результаты действия механизма гравитационной нестабильности в планетарных масштабах. Они обнаружили крупные сгустки вещества, могущие быть зародышами планет, в газопылевой оболочке вокруг молодой звезды V960 Mon. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters. Модель аккреции газа из протопланетного диска на твердое ядро, рождающееся за счет слипания пылевых частиц и планетезималей, считается основной для объяснения формирования газовых гигантов. Однако для экзогигантов и коричневых карликов, находящихся на больших расстояниях от родительских звезд, такая модель подходит хуже, так как время жизни газового диска будет меньше, чем время, необходимое для набора массы объектом. В этом случае модель формирования крупного тела за счет гравитационной нестабильности во внешней части протопланетного диска считается более подходящей, причем лежащие в ее основе физические механизмы могут объяснять и вспышки аккреции вещества на молодые звездные объекты, например фуоры. Группа астрономов во главе с Филиппом Вебером (Philipp Weber) из Университета Сантьяго в Чили опубликовала результаты анализа наблюдений за молодой звездой V960 Mon, проведенных при помощи приемника SPHERE, установленных на комплексе телескопов VLT, в 2016 году. Ученые также использовали архивные данные наблюдений за звездой наземной системы радиотелескопов ALMA. V960 Mon находится на расстоянии около пяти тысяч световых лет от Солнца в созвездии Единорога и относится к фуорам. Она находится в фазе вспышки аккреции с 2014 года и окружена газопылевой оболочкой с массой около 0,6 массы Солнца. Ученые обнаружили вокруг звезды S-образную структуру, у которой обе части состоят из как минимум двух смежных спиральных рукавов. Их протяженность составляет несколько тысяч астрономических единиц. Вблизи звезды наблюдается яркий компаньон, а в спиральных рукавах заметны сгустки вещества, которые при температуре в 50 кельвин могут содержать от 3 до 10 масс Земли в твердой фазе и около 1-3 масс Юпитера в виде газа. Обнаружение сгустков планетарной массы означает, что спиральные рукава фрагментируются за счет гравитационной нестабильности, а сами сгустки могут быть зародышами планет. Однако в дальнейшем часть из них может распасться, упасть на звезду или быть выброшенными прочь из системы, породив планеты-изгои. Ранее мы рассказывали о том, как спиральные рукава указали на гигантскую протопланету.