|
Газовые экзопланеты не появляются вокруг красных карликов
|
|
|
|
Астрономы обнаружили, что самые маленькие и самые распространенные виды звезд во Вселенной, называемые красными карликами, очень редко содержат большие планеты, подобные Юпитеру. Это отсутствие аналогов Юпитера может оказать серьезное влияние на развитие похожих на Землю планет вокруг красных карликов и на поиск миров, способных поддерживать инопланетную жизнь. Юпитер, будучи крупнейшей планетой в местном масштабе, играл доминирующую роль в эволюции нашей Солнечной системы. Ученые считают, что Юпитер в конечном итоге подготовил почву для того, чтобы Земля стала пригодной для жизни, что повлияло на формирование, размер и состав нашего мира. Таким образом, отсутствие громадных газовых гигантов в планетных системах красных карликов предполагает, что какие-либо постоянные скалистые миры, возможно, не превратились в особенно земные, благоприятные для жизни места.
|
|
|
|
«Мы показали, что у наименее массивных звезд нет юпитеров, то есть планет с массой Юпитера, которые получают столько же звездного света, сколько Юпитер получает от нашего Солнца», — говорит Эмили Пасс, исследователь Центра астрофизики | Harvard & Smithsonian (CfA) и ведущий автор нового исследования, опубликованного на сервере препринтов arXiv и предназначенного для публикации в The Astronomical Journal, с указанием результатов. «Хотя это открытие предполагает, что действительно похожие на Землю планеты могут быть в дефиците вокруг красных карликов, мы еще очень многого не знаем об этих системах, поэтому мы должны держать наши умы открытыми». Находки имеют дополнительное значение, потому что многие красные карлики находятся среди наших ближайших космических соседей. Эта близость в сочетании с тем фактом, что холодные тусклые красные карлики не затмевают свои планеты бликами, сделали их наиболее подходящими объектами для исследования атмосфер экзопланет — ключевого приоритета исследований сейчас и в течение следующих нескольких десятилетий.
|
|
|
«Маленькие красные карлики, которые мы рассматривали для этого исследования, являются нашими ближайшими космическими соседями, а это означает, что их планеты — идеальные кандидаты для детального изучения космическим телескопом Джеймса Уэбба», — говорит соавтор исследования Дэвид Шарбонно, профессор Гарвардского университета. университет и член Центра астрофизики | Гарвард и Смитсоновский институт. «Но теперь, когда у нас есть очень убедительные доказательства того, что гиганты холодного газа, такие как Юпитер и Сатурн, чрезвычайно редко встречаются вокруг этих звезд, скалистые планеты с умеренным климатом, которые мы в конечном итоге изучаем, могут сильно отличаться от наших земных ожиданий».
|
|
|
|
Чтобы измерить частоту планет Юпитера, Пасс и его коллеги исследовали беспрецедентно большую популяцию из 200 маленьких красных карликов, каждый из которых составляет всего от 10% до 30% массы Солнца. Такие крошечные красные карлики являются космической нормой, их количество значительно превышает число звезд размером с Солнце в нашей галактике. Наблюдения проводились в период с 2016 по 2022 год в основном в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла, расположенной в Аризоне, а также в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили. Исследователи полагались на метод лучевых скоростей, чтобы обнаружить любые крупные экзопланеты в своем наборе звездных данных. По мере того, как планеты вращаются вокруг своих звезд, взаимодействующая гравитация тел заставляет звезды слегка «раскачиваться», эффект, различимый в подробных показаниях звездного света. Во всей выборке звезд исследователи не обнаружили ни одной планеты, эквивалентной Юпитеру. Основываясь на присущих им статистических неопределенностях, исследователи могут с уверенностью сказать, что Юпитеры встречаются менее чем в 2% маломассивных планетных систем красных карликов.
|
|
|
|
Полученные данные резко контрастируют с аналогичными исследованиями звезд среднего размера, таких как наше Солнце, которые обычно имеют массивные планеты на расстоянии, близком к Юпитеру. Огромные массы этих миров — один только Юпитер содержит больше массы, чем все остальные планеты вместе взятые — обуславливаются огромной гравитацией, а огромная гравитация приводит к далеко идущему влиянию на другие небесные тела. «В Солнечной системе Юпитер — хулиган», — говорит Шарбонно. «Многое из того, что делает Землю такой, какая она есть, восходит к тому, что делал Юпитер на ранних этапах истории Солнечной системы». Одним из наиболее значительных событий является миграция Юпитера в первые несколько сотен миллионов лет существования Солнечной системы. Предполагается, что после образования в дальних уголках Солнечной системы Юпитер вместе с другими внешними планетами двинулся внутрь к Солнцу. В процессе мощная гравитация Юпитера разбросала множество богатых льдом кометных тел на пути столкновения с четырьмя каменистыми мирами во внутренней части Солнечной системы.
|
|
|
|
Поскольку большое количество этих ледяных тел столкнулось с нашей молодой планетой, они доставили большое количество воды, возможно, вместе с органическими (углеродосодержащими) молекулами. Воды собрались на поверхности нашего мира, создав океаны, в которых, как считается, органические молекулы смешивались друг с другом на протяжении миллионов лет. В конце концов, молекулы усложнились и начали самовоспроизводиться, превратившись в то, что мы называем жизнью. Без Юпитера эти условия могли бы и не возникнуть, и путешествие в жизнь могло бы никогда не начаться. Хотя новые результаты позволяют предположить, что обстоятельства, которые привели к тому, что по крайней мере один мир в нашей Солнечной системе стал пригодным для жизни, вряд ли будут аналогичны солнечным системам, состоящим из крошечных красных звезд, дверь далеко не закрыта, когда дело доходит до внеземной жизни в эти системы. «Мы не думаем, что отсутствие Юпитера обязательно означает, что твердые планеты вокруг красных карликов непригодны для жизни», — говорит Шарбонно.
|
|
|
|
Заметное отсутствие юпитерианских мегапланет означает, что должно быть больше сырья для создания меньших каменистых тел, потому что этот материал не был включен в юпитеподобные миры. Действительно, другие исследования показали, что твердые миры красных карликов, как правило, соответственно больше по размеру, чем миры вокруг солнцеподобных звезд. Соответственно, каменистые планеты, по-видимому, формируются в большем количестве вокруг красных карликов, чем вокруг солнечных звезд. Например, знаменитая планетная система TRAPPIST-1 объединяет семь каменистых миров на орбитах, расположенных намного ближе к красному карлику-хозяину, чем Меркурий к нашему Солнцу. Одним словом, планетные системы красных карликов просто отличаются от наших. И эта разница, возможно, может привести к богатым возможностям обитаемости, которые мы еще не осознали.
|
|
|
|
«Наша работа подразумевает, что каменистые миры с массами, подобными Земле, и вращающиеся вокруг красных карликов родились и выросли в среде, совершенно отличной от той, что есть на нашей планете», — говорит Пасс. «Мы рады видеть, что именно это означает, поскольку мы продвигаемся вперед в удаленном исследовании планет в нашем космическом соседстве». Среди других членов исследовательской группы Дженнифер Уинтерс (CfA и Williams College), Джонатан Ирвин (CfA и Кембриджский университет, Великобритания), а также Дэвид Лэтэм, Перри Берлинд, Майкл Калкинс, Гилберт Эскердо и Джессика Минк (CfA).
|
|
|
|
Источник
|
