Телескоп «Джеймс Уэбб» проливает свет на тайны гибели загадочных «распадающихся планет»
Астрономы достигли значительных успехов в изучении экстремальных условий, разрушающих каменистые планетарные тела, известные как дезинтегрирующие планеты. Эти планеты подвергаются воздействию интенсивного тепла своих звёзд-хозяев, что приводит к их разрушению.
Новые данные о разрушении планет
Две независимые группы астрономов провели исследования, используя космический телескоп НАСА «Джеймс Уэбб» и спутник Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Результаты исследований показывают, как быстро экстремальное тепло звёзд может разрушить планеты, находящиеся на их орбитах.
С помощью «Джеймса Уэбба» и TESS астрономы исследовали космос в поисках транзитов — изменений в свете, излучаемом звёздами. Эти изменения вызваны планетами, чьи орбиты проходят между Землёй и звездой. Хотя большинство транзитов симметричны и происходят с периодичностью от нескольких недель до месяцев, существуют редкие случаи, когда планеты завершают свои орбиты всего за несколько часов. Эти планеты известны как ультракороткопериодические планеты (USP).
Наблюдение за распадающимися планетами
Одной из подкатегорий USP являются распадающиеся планеты. Эти планеты настолько малы, что не имеют достаточной гравитации для удержания материала на своей поверхности. В результате их поверхность быстро испаряется под воздействием интенсивного тепла звезды. Из-за этого транзитные сигналы от распадающихся планет непостоянны и часто меняются с каждой орбитой. Астрономы также наблюдали пылевые хвосты, создаваемые этими планетами, что делает их похожими на кометы.
«Мы обнаружили планеты за сотни световых лет от нас, которые посылают свои внутренности в космос и освещают их для изучения. Это замечательная и удачная возможность понять внутренности планет», — сказал Джейсон Райт, профессор астрономии и астрофизики в Пенсильванском университете.
Девятичасовая орбита K2-22b
Одной из звёзд, на которой сосредоточилась команда Пенсильванского университета, является K2-22. Эта звезда была обнаружена космическим аппаратом «Кеплер» в рамках его расширенной миссии. На орбите K2-22 вращается K2-22b, которая совершает полный оборот вокруг звезды чуть более чем за девять часов. Температура поверхности K2-22b составляет около 2 100 К, что приводит к интенсивному испарению каменистого и металлического материала.
Некоторые астрономы предполагают, что несколько распадающихся планет могли выбросить так много материала, что от их железных ядер почти ничего не осталось. Однако команда Райта надеется, что некоторые из изучаемых планет всё ещё сохранят части своих мантий или испаряющийся материал коры.
Для изучения K2-22b использовался Средний инфракрасный спектрограф JWST (MIRI). Этот инструмент позволяет различать спектроскопически материалы коры, силикатной мантии и железного ядра. Однако наблюдения были затруднены из-за слабого спектра хвоста планеты, который стал менее плотным.
Тем не менее, спектры, полученные командой, совпали с предыдущими наблюдениями. Исследователи обнаружили, что материал, испаряющийся с поверхности K2-22b, состоит из силикатов. Эти данные подтверждают, что материал происходит из мантии планеты.
Кроме того, команда обнаружила неожиданные узкие особенности в спектрах на длинах волн 4,5 и 5,1 микрона. Эти аномалии указывают на присутствие диоксида углерода и оксида азота. Эти вещества обычно ассоциируются с ледяными космическими объектами, такими как кометы, а не с планетами.
Команда планирует использовать новые данные для разработки более точных моделей распадающихся планет. Они надеются, что их метод позволит другим астрономам проводить аналогичные исследования с помощью JWST, что поможет глубже понять эти необычные космические объекты.
Открытие новой распадающейся планеты
Параллельно с исследованиями Пенсильванского университета специалисты Массачусетского технологического института сообщили об обнаружении новой распадающейся планеты с помощью спутника Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Открытие было сделано во время одного из наблюдений TESS, когда команда заметила транзитные сигналы, указывающие на присутствие планеты на орбите звезды.
Заключение
Исследования, проведённые с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» и спутника TESS, значительно расширили наши знания о дезинтегрирующих планетах. Эти открытия позволяют астрономам лучше понять, как экстремальные условия влияют на эволюцию планет и их способность удерживать атмосферу. В будущем эти данные помогут разработать более точные модели формирования и эволюции планетных систем.