Учёные обнаружили второго кандидата в планеты-изгои земной массы. Напрямую такие объекты увидеть нельзя — они одиноко путешествуют в межзвёздном пространстве и абсолютно темны. Засечь такую планету можно лишь по эффекту микролинзирования, когда она своей гравитацией меняет яркость фоновой звезды при прохождении рядом с ней. Новое открытие показало, что планет-изгоев намного больше, чем ожидалось. В нашей галактике их в 20 раз больше, чем звёзд.

Планета-изгой в представлении художника. Источник изображения: NASA Goddard Space Flight Center

В процессе формирования планетных систем планеты меньшей массы могут быть легче всего выброшены из системы в процессе сложных гравитационных манёвров зародышей планет большей массы. Это заставляет предположить, что большинство планет-изгоев — одиноко летящих между звёзд — земной или меньшей массы. Девять лет наблюдений по программе поиска планет-изгоев по эффекту микролинзирования позволяют считать, что таких планет во Вселенной несметное количество.

Так, по данным группы учёных NASA и японского Университета Осаки, которые пользовались результатами программы на базе работы обсерватории Университета Маунт-Джон в Новой Зеландии, в нашей галактике триллионы планет-изгоев земной или меньшей массы. Фактически, их может быть в 20 раз больше, чем звёзд в Млечном Пути или в шесть раз больше, чем миров, кружащих по своим орбитам вокруг звёзд в нашей галактике.

Работа по анализу демографии блуждающих миров и работа по обнаружению второго кандидата в такой мир-беглец будут чуть позже опубликованы в журнале The Astronomical Journal. Новое исследование также позволило изменить оценку вероятностей обнаружения планет-изгоев будущим космическим телескопом им. Нэнси Грейс Роман. Этот телескоп будет обладать широчайшим полем обзора и сможет регистрировать множественные случайные события типа микролинзирования. И если раньше от него ждали обнаружения порядка 50 планет-изгоев земной массы, то теперь учёные предсказывают возможность обнаружения не менее 400 таких миров!

Было бы здорово, если бы на орбите Земли была ещё одна похожая на неё планета. Гравитационная система звезда-планета такое допускает, хотя до недавнего времени людям ещё ни разу не удалось наблюдать подобное во Вселенной. Учёные сообщили, что впервые получили подтверждение возможности существования двух планет на одной орбите.

Источник изображения: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Balsalobre-Ruza

Как известно, система звезда-планета имеет пять так называемых точек Лагранжа, где может располагаться третье тело и быть в гармоничном гравитационном балансе с двумя другими. Точки L₁ и L₂ расположены вне орбиты на некотором удалении от планеты (в них традиционно помещают космические обсерватории, чтобы они по минимуму расходовали горючее), точка L₃ находится строго на противоположной стороне орбиты за звездой, а точки L₄ и L₅ расположены строго на орбите планеты — первая опережает её, а вторая отстаёт.

На орбите Юпитера, например, в точках L₄ и L₅ находятся троянские астероиды. По аналогии с этим названием экзопланеты в таких же точках Лагранжа стали называть троянскими экзопланетами. Именно такую троянскую экзопланету обнаружили астрономы при наблюдении массивом радиотелескопа ALMA за молодой звёздной системой PDS-70 в 370 годах от Земли. Точнее, в точке Лагранжа L₅ был обнаружен слабосветящийся объект, который учёные определили как зародыш экзопланеты. Троянской экзопланеты.

Пока учёные лишь предполагают, что они видят именно то, о чём подумали. Второе и, возможно, более детальное наблюдение системы PDS-70 ожидается в 2026 году. Оно может дать более точные ответы на поставленные вопросы. А пока данные опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics и доступны для критической дискуссии.

Европейские учёные обнаружили экзопланету, атмосфера которой защищена от перегрева лучами ближайшей звезды благодаря металлическим облакам. По данным Европейского космического агентства (ESA), планета отражает 80 % света звезды. Речь идёт о первой планете за пределами Солнечной системы, столь же «зеркальной», как и Венера.

Планета LTT9779b на орбите звезды, художественная иллюстрация. Источник изображения: ESA

Планета LTT9779b, расположенная в 260 световых годах от Земли, открыта ещё в 2020 году с помощью космического телескопа TESS агентства NASA. С помощью космического телескопа ESA Characterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) выяснить, что в атмосфере планеты буквально формируются облака из металла и идут титановые дожди. Благодаря этому, облачный слой планеты формирует своеобразное «зеркало», защищающее её от ближайшей звезды.

По размеру планета сопоставима с Нептуном (около 50 тыс. км в диаметре) и совершает полный оборот вокруг звезды за 19 часов. Из-за близости к звезде на планете очень высокая температура — несмотря на защиту металлических облаков, на освещаемой звездой стороне LTT9779b она достигает 2 тыс. градусов по Цельсию. Хотя астрономы считали, что при такой температуре формирование облаков невозможно, они всё же есть.

«Это было настоящей головоломкой, пока мы не подумали о процессе формирования облаков как о конденсации, которая остаётся в ванной после горячего душа», — цитирует ТАСС соавтора исследования Вивьен Парментье из Обсерватории Лазурного берега.

Согласно результатам исследования, раскалённые жидкие металлы и минералы-силикаты насыщают атмосферу планеты до степени формирования металлических облаков, как зеркало отражающих внешнее излучение. Это, в частности, позволяет защитить атмосферу от «выветривания». Данные об исследовании уже опубликовали в журнале Astronomy & Astrophysics.

Ранее сообщалось, что учёные обнаружили экзопланету, на которой идут дожди из железа, а в атмосфере присутствуют каменные испарения — климат на ней тоже немыслим для посещения человеком и, вероятно, существования любой белковой жизни вообще.

Повторное изучение газового гиганта WASP-76b в удалённой от нас на 634 световых года чужой звёздной системе выявило признаки «каннибализма» — возможного поглощения одним миром другого. Горячий юпитер WASP-76b давно известен учёным. Он настолько близок к своей звезде, что его атмосфера разогревается более чем до 2000 °C. Это поднимает в «воздух» так много разных элементов, что эта планета стала источником множества удивительных открытий.

С неба экзопланеты WASP-76b льют дожди из расплавленного железа, как это представляет себе художник. Источник изображения: ESO/M. Kornmesser

Экзопланета WASP-76b проходит по диску своей звезды каждые 1,8 суток. Каждый раз звезда пронизывает своими лучами раздувшуюся от такого нагрева атмосферу экзопланеты, а это — бесценный источник для спектрального анализа состава атмосферы газового гиганта. Новое изучение линий поглощения в спектре позволило различить, по меньшей мере, 11 отдельных элементов, часть которых указывает на склонность планеты к саморазрушению.

В частности, в атмосфере WASP-76b впервые в истории наблюдений за экзопланетами с высокой степенью достоверности обнаружен оксид ванадия.

«Эта молекула представляет большой интерес для астрономов, поскольку она может оказывать большое влияние на структуру атмосферы горячих планет-гигантов, — объяснили исследователи. — Эта молекула играет роль, аналогичную роли озона, чрезвычайно эффективно нагревая верхние слои атмосферы».

В дополнение к уже упомянутым железу и ванадию в атмосфере экзопланеты обнаружены натрий, кальций, хром, литий, водород, магний, азот, марганец, калий и барий. Напротив, следов титана и алюминия, которые имеют высокую температуру плавления, в атмосфере WASP-76b не выявлено.

Интересным моментом стало обнаружение в атмосфере WASP-76b элементов, которые определяются у звезды-хозяйки, как и удивило скромное присутствие элементов, которые часто и густо встречаются на каменистых планетах, таких как Земля, Венера, Марс и Меркурий. Всё вместе может служить разгадкой фаз формирования планет-гигантов. В отличие от каменистых планет, которые разрастаются снизу, накапливая вещество вокруг ядра как снежный ком, катящийся с горы, газовые гиганты могут рождаться процессами сверху — как звёзды, вещество которых постепенно уплотняется под воздействием гравитации.

Но самое интересное — в атмосфере WASP-76b выявлены элементы, которые по всем законам не должны были там появиться.

«Это первое исследование, в котором с высокой точностью измеряется содержание таких химических элементов, как никель, магний и хром, на планете-гиганте, — заявил астрофизик Мохамад Али-Диб из Объединенных Арабских Эмиратов. — Отклонения их значений от ожидаемых привели нас к предположению, что WASP-76b могла проглотить другую, гораздо меньшую планету, с таким же химическим составом, как у Меркурия».

«Поколения исследователей использовали измерение количества водорода и гелия на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне для проверки теорий образования газообразных планет, — напоминают учёные. — Аналогичным образом, измерения содержания более тяжелых элементов на WASP-76b, таких как кальций и магний, помогут в дальнейшем понимании формирования газообразных планет».

Поиск экзопланет сегодня — это одна из наиболее активно развивающихся сфер в астрономии. Быстро выяснилось, что только в нашей галактике могут находиться десятки миллиардов планет — в среднем по одной на каждую звезду в Млечном Пути. А в таком объёме всегда есть место для чего-то очень и очень необычного. И учёные нашли экзопланету, которой по всем известным нам законам не должно было существовать.

Источник изображения: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko

Планета 8 Ursae Minoris b с примерной массой Юпитера с орбитальным радиусом вполовину меньше расстояния от Земли до Солнца была обнаружена в 2015 году группой южнокорейских астрономов, что впоследствии позволило звезде и планете получить корейские имена: Пэкду (Baekdu) и Халла (Halla), в честь самых высоких гор на Корейском полуострове. Наличие экзопланеты Халла у звезды Пэкду было определено по колебанию доплеровского смещения. В таких случаях звезда и планета вращаются вокруг общего центра масс, и звезда то движется в нашу сторону, то улетает от нас, что видно по изменениям спектральных линий в её свете.

Многолетние наблюдения за системой показали, что колебания доплеровского смещения однозначно соответствует присутствию массивного объекта на орбите вокруг звезды и не может быть ошибкой, что иногда случается в таких случаях. Иначе говоря, планета Халла — это не ошибка в измерениях. Планета действительно существует, но в то же время её не должно было там быть, как показали другие данные.

Дело в том, что звезда Пэкду находится на стадии сжигания гелия, что также показал спектральный анализ её излучения. Это означает, что она прошла стадию сброса оболочки, которая происходит после того, как весь водород в её ядре превратился в гелий — тогда ядро сжимается, а оболочка расширяется в сто или более раз, поглощая и уничтожая всё на своём пути. Через миллиарды лет подобное произойдёт с нашим Солнцем и тогда Меркурий, Венера и Земля будут уничтожены в нашей системе. Но как в такой ситуации могла уцелеть экзопланета в далёкой звёздной системе?

Вероятные сценарии развития событий. Источник изображения: Brooks G. Bays, Jr, SOEST/University of Hawai

На этот счёт учёные предложили два варианта развития событий. Во-первых, если ранее система была двойной, то расширение оболочки более старой звезды могло бы «упереться» в более молодую звезду и сброс был бы ограничен сравнительно небольшим пространством. Во-вторых, экзопланета могла образоваться уже после сброса оболочки со звезды из её вещества. В любом случае оба процесса требуют сочетания достаточно редких условий, чтобы один из них стал реальностью. Но планета — вот она! Она есть и это факт, что лишний раз напоминает нам, что во Вселенной достаточно уголков, где может происходить такое, что нам и не снилось.

Международная группа учёных рассказала о планете, дальнейшее изучение которой поможет понять, какое будущее ждёт Землю с расширением Солнца — наша планета может стать либо очень горячей, либо превратиться в новую молодую Венеру.

Источник изображения: cornell.edu

Открытая в 2022 году планета LP 890-9c вращается вокруг красного карлика в 100 световых годах от нас, и она на 37 % крупнее Земли. Красные карлики холоднее Солнца, но и LP 890-9c вращается на расстоянии всего в 6,4 млн км от своей звезды, тогда как от Земли до Солнца 149 млн км. Исследователи считают, что при таких условиях на планете может быть жидкая вода. Если они правы, планета находится в обитаемой зоне — она достаточно удалена от звезды, чтобы на ней могла возникнуть жизнь, но там не настолько жарко, чтобы океаны выкипели, и всё живое погибло. Последний сценарий настиг нашу Венеру, лежащую вне обитаемой зоны.

LP 890-9c находится на внутреннем крае обитаемой зоны — по аналогии ближе Земли, но дальше Венеры. Возможно, она пребывает на том этапе, когда уже началось испарение воды и был запущен процесс превращения в подобие Венеры. Исследователи хотят понять, до какой степени должна раскалиться планета, чтобы она выпустила всю свою воду в космос. Они подготовили три модели с наиболее вероятными сценариями: влажный и мягкий мир наподобие Земли; планета с безудержным развитием парникового эффекта; а также жаркий и бесплодный мир наподобие Венеры.

К сожалению, наблюдение за объектом через доступные авторам телескопы не позволяет им причислить LP 890-9c к какой-либо из этих категорий. Поэтому они рассчитывают на ресурсы космического телескопа «Джеймс Уэбб». Это поможет им понять, есть ли на поверхности планеты жидкая вода, может ли планета быть обитаемой; или описать, какими окажутся условия на Земле, когда Солнце достаточно состарится и начнёт расширяться — такой сценарий может стать реальностью уже через полмиллиарда или миллиард лет. Если LP 890-9c до сих пор остаётся потенциально обитаемым миром, то и у Земли может быть больше времени, прежде чем её океаны испарятся. Если воды там уже нет, то и у Земли меньше времени, чем считалось ранее. То есть LP 890-9c поможет исследователям заглянуть в будущее нашей собственной планеты.

Специальное наблюдение за экзопланетой HAT-P-32b позволило оценить масштабы потерь газа её атмосферой. Они оказались колоссальными. Каждый год атмосфера планеты теряет около 33,8 трлн т газов, но длиться это будет десятки миллиардов лет, ведь эта планета в два раза больше нашего Юпитера. Массы там хватит на четыре жизни нашей Вселенной.

Симуляция газовых хвостов за экзопланетой HAT-P-32b. Источник изображения: M. MacLeod/Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and A. Oklopčić/University of Amsterdam

Учёные и раньше знали, что за экзопланетой HAT-P-32b тянется шлейф газа из её атмосферы. Новое наблюдение позволило оценить масштабы этого явления и дало пищу для создания универсальной модели поведения атмосфер экзопланет, расположенных недалеко от своих звёзд. На основе этих моделей учёные смогут предугадывать динамику поведения газовых оболочек экзопланет, которые не настолько удобны для наблюдения, как HAT-P-32b.

Экзопланета HAT-P-32b удалена от нас на расстояние около 923 световых лет. Это газовый гигант — так называемый горячий юпитер. Её радиус примерно в 1,8 раза больше радиуса настоящего Юпитера. Выявленный газовый хвост экзопланеты простирается на расстояние, в 53 раза превышающее её радиус. Ничего подобного астрономы в своей жизни пока не видели.

Экзопланета открыта методом транзита — она проходит по диску своей звезды раз в 2,15 дня. Подобная близость предполагает высочайший разогрев экзопланеты. Её температура, по оценкам учёных, достигает 1562 °C. Такой нагрев раздувает саму планету и её атмосферу и вызывает ускоренные потери газа. Эти потери видны при спектральном анализе света звезды, когда экзопланета проходит по её диску. Спектр чётко показывает объём газового шлейфа за экзопланетой по линиям поглощения гелия и водорода (H_α), но истинные масштабы потерь учёные оценили только после того, как проследили за HAT-P-32b также при её движении за звездой. Мощности света от звезды оказалось достаточно для анализа спектра по отражённым сигналам.

Полученные данные обескуражили учёных. Они не ожидали, что газовые шлейфы окажутся настолько огромными. Тем не менее, даже при такой колоссальной скорости извержения экзопланета HAT-P-32b полностью потеряет свою атмосферу лишь через 40 млрд лет.

Экзопланета проходит по диску звезды и теряет атмосферу, как это видит художник. Источник изображения: ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser

«Очень интересно наблюдать, насколько гигантскими являются вытянутые хвосты по сравнению с размерами планеты и звезды-хозяйки, — отметил руководитель работы Чжоуцзянь Чжан (Zhoujian Zhang) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе. — Возможно, и у других планет есть вытянутые уходящие атмосферы, которые еще предстоит обнаружить с помощью аналогичного мониторинга».

«Наши выводы о HAT-P-32b могут помочь нам понять, как взаимодействуют другие планеты и их звезды, — сказала астроном Кэролайн Морли (Caroline Morley) из Техасского университета в Остине. — Мы можем проводить высокоточные измерения на горячих юпитерах, как этот, а затем применить наши выводы к более широкому кругу планет».