В августе 2016 года объявление об открытии экзопланеты земного типа, вращающейся в обитаемой зоне Проксимы Центавра, пробудило воображение экспертов и широкой публики. В конце концов, эта звезда – ближайшая к нашему Солнцу звезда, хотя она в десять раз менее массивна и в 500 раз менее ярка. Это открытие вместе с открытием в мае 2016 года аналогичной планеты, вращающейся вокруг звезды с еще меньшей массой (Trappist-1), убедило астрономов в том, что такие красные карлики (как называются эти звезды с низкой массой) могут быть хозяевами большой популяции земноподобных. планеты.
Как могли выглядеть эти объекты? Из чего они могли быть сделаны?
Янн Алиберт и Вилли Бенц из швейцарского NCCR PlanetS и Центра космоса и обитаемости (CSH) в Бернском университете провели первое компьютерное моделирование формирования населения планет, которые, как ожидается, будут вращаться вокруг звезд, в десять раз менее массивных, чем Солнце.
«Наши модели успешно воспроизводят планеты, схожие по массе и периоду с теми, что наблюдались недавно», – объясняет Ян Алиберт результат исследования, которое было принято к публикации в виде письма в журнале «Астрономия и астрофизика».«Интересно, что мы обнаружили, что планеты на близких орбитах вокруг звезд этого типа имеют небольшие размеры.
Обычно они находятся в диапазоне от 0.5 и 1.5 радиусов Земли с максимумом около 1.0 Радиус Земли. Будущие открытия покажут, правы ли мы!"исследователь добавляет.
Лед на дне мирового океана
Кроме того, астрофизики определили содержание воды на планетах, вращающихся вокруг своей маленькой родительской звезды в обитаемой зоне.
Они обнаружили, что с учетом всех случаев около 90% планет содержат более 10% воды. Для сравнения: на Земле доля воды составляет всего около 0,02%.
Таким образом, большинство этих инопланетных планет – буквально водяные миры по сравнению! Ситуация может быть еще более экстремальной, если протопланетные диски, в которых образуются эти планеты, живут дольше, чем предполагается в моделях. В любом случае эти планеты были бы покрыты очень глубокими океанами, на дне которых из-за огромного давления вода была бы в форме льда.
Вода необходима для жизни, какой мы ее знаем.
Так могут ли эти планеты действительно быть обитаемыми?? «Хотя обычно считается, что жидкая вода является важным ингредиентом, слишком много хорошего может оказаться плохим», – говорит Вилли Бенц. В предыдущих исследованиях ученые из Берна показали, что слишком много воды может препятствовать регулированию температуры поверхности и дестабилизировать климат. «Но это случай с Землей, здесь мы имеем дело с гораздо более экзотическими планетами, которые могут подвергаться гораздо более жесткой радиационной среде и / или быть синхронными», – добавляет он.
После роста планетарных эмбрионов
Чтобы начать свои расчеты, ученые рассмотрели серию от нескольких сотен до тысяч идентичных звезд с малой массой и вокруг каждой из них протопланетный диск из пыли и газа.
Планеты образуются путем аккреции этого материала. Алиберт и Бенц предположили, что вначале в каждом диске было 10 планетных зародышей с начальной массой, равной массе Луны. За несколько дней компьютерного времени для каждой системы модель рассчитала, как эти случайно расположенные эмбрионы росли и мигрировали. Какие планеты образуются, зависит от структуры и эволюции протопланетных дисков.
«Обитаемые или нет, но изучение планет, вращающихся вокруг звезд с очень низкой массой, вероятно, принесет захватывающие новые результаты, улучшив наши знания о формировании, эволюции и потенциальной обитаемости планет», – резюмирует Вилли Бенц. Поскольку эти звезды значительно менее ярки, чем Солнце, планеты могут быть намного ближе к своей звезде, прежде чем температура их поверхности станет слишком высокой для существования жидкой воды.
Если учесть, что этот тип звезд также представляет собой подавляющее большинство звезд в окрестностях Солнца и что близкие планеты в настоящее время легче обнаруживать и изучать, становится понятно, почему существование этой популяции планет земного типа действительно важно.
См. Аннотацию к отчету в Интернете по адресу: https: // arxiv.org / abs / 1610.03460