Молодые экзопланеты-гиганты не вписались в теоретические модели по скорости сжатия
Астрономы в ходе исследований свойств экзопланет в очень молодой системе V1298 Тельца определили, что некоторые планеты-гиганты способны сжиматься после своего рождения гораздо быстрее, чем это предсказывается теоретически. Они могут достичь параметров, сравнимых с более старыми экзопланетами в течение десятков, а не сотен миллионов лет после своего рождения. Статья опубликована в журнале Nature.
Современные теории эволюции планет предсказывают, что молодые планеты-гиганты после завершения процесса своего формирования начинают медленно сжиматься, уменьшаясь в объеме и увеличивая свою среднюю плотность. Они достигают своих окончательных размеров лишь через несколько сотен миллионов лет. Эти теоретические выводы до сих пор остаются непроверенными, так как поиск и изучение очень молодых экзопланет — чрезвычайно сложные задачи из-за мощной активности их родительских звезд. Лишь недавно ученые стали получать необходимые данные, позволяющие наложить первичные ограничения на теоретические модели.
Группа астрономов во главе с Алехандро Суаресом Маскареньо (Alejandro Suárez Mascareño) из Канарского института астрофизики опубликовала результаты исследований двух экзопланет в системе V1298 Тельца (V1298 Tau), полученных в 2019–2020 годах при помощи спектрографов HARPS-N, CARMENES, SES и HERMES, установленных на наземных телескопах.
V1298 Тельца очень молода — ее возраст составляет всего 20 миллионов лет. Она состоит из звезды спектрального типа К1, с массой 1,17 массы Солнца, и четырех экзопланет, которые были открыты телескопом «Кеплер». Орбитальные периоды планет составляют от 8 до 140 дней, две из них размерами схожи с Нептуном, одна — с Сатурном, а еще одна — с Юпитером.
Ученые при помощи метода радиальных скоростей определили с большой точностью массы экзопланет V1298 Tau b и e, которые составили 0,64 и 1,16 массы Юпитера, соответственно. Их радиусы были оценены в 0,868 и 0,735 радиуса Юпитера, что при учете их орбит (периоды 24 и 40 дней) и эффективной температуры звезды (5050 кельвинов) позволяет отнести их к теплым юпитерам. Расчетные значения объемной плотности планет составили 1,2 и 3,6 грамма на кубический сантиметр. Для планет V1298 Tau c и d удалось получить верхние пределы по массе, которые составили 0,24 и 0,31 массы Юпитера, соответственно. Это дает верхние пределы для плотностей 3,5 и 2,4 грамма на кубический сантиметр.
Модели, где образование планеты-гиганта идет путем аккреции вещества из протопланетного диска на ядро, предсказывают, что планеты возрастом 20 миллионов лет будут находиться на ранних стадиях фазы сжатия, демонстрируя большие радиусы и низкую плотность. Однако экзопланеты V1298 Tau b и e плохо вписываются в эту картину, так как должны были достичь своих текущих параметров только через сотни миллионов лет после своего формирования.
Исследователи пришли к выводу, что существуют два объяснения. Возможно, что некоторые планеты-гиганты сжимаются относительно быстро и успевают достичь параметров, сравнимых с известным зрелым населением экзопланет, в течение первых 10–20 миллионов лет своей жизни. Альтернативная идея заключается в сильном (40–80 процентов по массе) обогащении экзопланет тяжелыми элементами по сравнению с планетами-гигантами Солнечной системы и известными экзопланетами, открытыми транзитным методом.
Ранее мы рассказывали о том, как астрономы подтвердили столкновение двух экзопланет в молодой системе и как телескоп TESS открыл две новых юных экзопланетных системы.
Александр Войтюк
Оно возникло из-за сильной солнечной вспышки и выброса плазмы
Китайские астрономы сообщили о первом случае регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на Земле, Луне и Марсе. Само по себе событие не было очень мощным и возникло в октябре 2021 года из-за сильной вспышки и коронального выброса массы на Солнце. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters. Когда на Солнце происходят мощные вспышки или корональные выбросы массы, то в гелиосфере наблюдается возрастание интенсивности энергетических частиц солнечных космических лучей (в основном это протоны), которые способны негативно влиять на здоровье астронавтов или электронику космических аппаратов и кораблей. При этом могут возникать события наземного возрастания солнечных космических лучей (GLE-событие), когда ускоренные протоны с энергиями от пятисот мегаэлектронвольт до нескольких гигаэлектронвольт способны достичь поверхности Земли, порождая в атмосфере множество вторичных частиц, что обнаруживается наземными детекторами. Такие события относительно редки, с 1942 года их зарегистрировано 73 штуки. Группа астрономов во главе с Го Цзиннань (Jingnan Guo) из Научно-технического университета Китая опубликовала результаты анализа наблюдений первого случая регистрации наземного возрастания солнечных космических лучей на поверхностях сразу трех небесных тел — Земли, Луны и Марса. Речь идет о событии GLE73, которое произошло 28 октября 2021 года и связано с солнечной вспышкой класса X1.0 и сопровождавшим ее мощным корональным выбросом массы. Ученые рассматривали данные, полученные прибором LND на борту китайской станции «Чанъэ-4» на поверхности обратной стороны Луны, инструментом CRaTER на борту орбитального лунного зонда LRO, детектором RAMIS на спутнике Eu:CROPIS на полярной 600-километровой околоземной орбите, а также детектором RAD на борту марсохода «Кьюриосити». Поскольку Луна не имеет глобального магнитного поля или плотной атмосферы, то солнечные космические лучи могут достигать ее поверхности напрямую, а также взаимодействовать с реголитом, порождая вторичные частицы. У Марса тоже отсутствует глобальная магнитосфера, однако есть тонкая атмосфера, в которой солнечные космические лучи способны терять часть энергии и генерировать вторичные частицы, которые, как и в случае Луны, будут возникать и при взаимодействии первичных частиц с грунтом. В случае околоземной орбиты измеренная общая доза поглощенного излучения от солнечных космических лучей составила 10,474 миллигрей, околомарсианской — 9,186 миллигрей, окололунной — 31,191 миллигрей. На показания детектора RAMIS, скорее всего, влиял тот факт, что он находился за трехмиллиметровым алюминиевым экраном, в то время как CRaTER был наименее экранированным детектором. В случае лунной поверхности измеренная доза поглощенного излучения составила около 17 миллигрей, при этом значение смоделированной дозы составляет около 11 миллигрей. Для поверхности Марса поглощенная доза составила 0,288 миллигрея, при этом наиболее верная по мнению ученых модель дает значение дозы 0,315 миллигрея. Ученые отмечают, что радиационный эффект GLE73 по сравнению с другими GLE-событиями не выглядит очень большим, возможно из-за недостаточной эффективности ускорения частиц во время выброса или вспышки. Считается, что острая лучевая болезнь развивается у человека, если его тело получит дозу выше 700 миллигрей одномоментно или за короткое время. Ни одно из событий типа GLE на Марсе не преодолело этот порог по измеренной дозе, а вот на Луне 12 из 67 событий превысили этот уровень. Для лучшего понимания угрозы таких событий для астронавтов и техники, а также создания более точных моделей, необходимо продолжать мониторинг радиационной обстановки как на Земле, так и в межпланетном пространстве и на поверхности других небесных тел. Ранее мы рассказывали о том, как десять космических аппаратов отследили путешествие солнечной плазмы по Солнечной системе.