Цикл: Космос #25
Цикл: Космос #25 🌍 Суперземли и мини-Нептуны: самые распространённые миры Галактики До начала работы телескопа «Кеплер» в 2009 году экзопланеты открывали в основном с помощью наземных телескопов. К моменту первого сообщения от команды «Кеплера» человечество знало уже более 400 планет, 3/4 которых нашли методом доплеровской спектроскопии. Транзитным методом было обнаружено около 50 объектов. Самыми неожиданными стали горячие юпитеры. Но все понимали: тяжёлые планеты вблизи звёзд лёгкая добыча, а всё остальное ускользает. Честную статистику удалось получить только после нескольких лет работы «Кеплера». Чувствительная аппаратура позволила увидеть даже маленькие экзопланеты. Оказалось, что наиболее многочисленный тип планеты с радиусом 2–4 земных и массой до 10 земных. Их назвали суперземлями. Они, как правило, находятся в тесных многопланетных системах на близких к звёздам расстояниях, с орбитальным периодом не более 200 суток. В Солнечной системе таких планет нет. ⚖️ Мини-Нептуны и суперземли: два класса на границе Масса и радиус экзопланеты измеряются с погрешностью. Неприятность в том, что объекты с одинаковым размером или массой могут принадлежать к разным классам. Иногда вычисленная плотность указывает на газовый мир, а уточнённая переводит планету в разряд скалистых суперземель. И наоборот. Эти планеты находятся на границе между газовыми и каменистыми. В большинстве своём планеты с радиусом до 2 земных относятся к скалистым суперземлям. Те, что крупнее, газовые суперземли, мини-Нептуны. Например, Глизе 436 b и Глизе 1214 b имеют радиусы 4,21 и 2,68 земных, массы 23,20 и 6,55 земных. Их плотности 1,69 и 1,87 г/см³. Лишь немного больше плотностей Урана и Нептуна. Это типичные мини-Нептуны. Может показаться: планета, достигнув 1,5–2 земных радиусов, становится достаточно массивной, чтобы накопить плотную атмосферу и превратиться в мини-Нептун. Но Вселенная умеет удивлять. Kepler-411 b при радиусе 2,4 земных имеет плотность больше плотности железа, 10 г/см³. 💧 Зона обитаемости: вода возможна, но не гарантирована Большая часть экзопланет обнаружена у красных карликов, самого распространённого типа звёзд в Млечном Пути. Они составляют до 85% всех звёзд. Но невооружённым глазом их не видно, слишком тусклые. Наибольшее число суперземель в зоне обитаемости найдено именно у красных карликов. Зона обитаемости кольцеобразная область вокруг звезды, где на поверхности каменистых планет могут существовать устойчивые резервуары с жидкой водой. Но планета в зоне обитаемости не обязана иметь воду. Причин, по которым водоёмов нет, гораздо больше, чем тех, по которым они есть. Венера слишком жарко, Марс слишком холодно. Первая экзопланета в зоне обитаемости была найдена у солнцеподобной звезды Kepler-22. Радиус Kepler-22 b 2,4 земных (суперземля). Массу измерить не удалось, известно лишь, что она не превышает 124 земных. Равновесная температура (без атмосферы) -11 °C. На Земле равновесная температура -18 °C, но парниковые газы поднимают её до +15 °C. Главный вопрос состав атмосферы Kepler-22 b и величина парникового эффекта. Вероятностный анализ показал: 95%, что масса Kepler-22 b меньше 82 земных, и 68%, что меньше 36 земных. Почти на 100% исключается землеподобный состав. Скорее всего, это мини-Нептун. 🌊 Планеты-океаны: водные миры без суши Ключ к пониманию внутреннего устройства экзопланет средняя плотность. Если плотность меньше плотности воды или сравнима с ней, мини-Нептун. Если больше, возможны и мини-Нептун с каменистым ядром, и планета-океан. На Земле вода составляет лишь 0,05% массы. Но что, если масса воды в 10–100 раз больше? Если температура ниже точки замерзания, планета покроется коркой льда. Внутреннее тепло (от образования и радиоактивного распада) будет подогревать океан. Постепенно, если перемещать планету ближе к звезде, льды растают, и она полностью покроется жидкой водой. Это планета-океан. Первой такой планетой, обнаруженной в 2009 году, стала Глизе 1214 b, суперземля (2,7 земных радиуса) у красного карлика.