Согласно новому исследованию, проведенному учеными из университета Пенсильвании, сочетание космических процессов определяет формирование одного из наиболее распространенных типов планет за пределами нашей Солнечной системы. Исследовательская группа использовала данные со спутника NASA Transiting Exoplanet Survey (TESS) для изучения молодых субнептуновых объектов - планет, которые больше Земли, но меньше Нептуна, — которые вращаются близко к своим звездам. Эта работа дает представление о том, как эти планеты могут мигрировать внутрь себя или терять свою атмосферу на ранних стадиях своего развития.
Статья, описывающая результаты исследования, появилась сегодня, 17 марта, в журнале Astronomical Journal. По словам команды, полученные результаты дают ключ к пониманию свойств субнептуновых объектов и помогают ответить на давние вопросы об их происхождении.
"Большинство из примерно 5500 экзопланет, открытых на сегодняшний день, имеют очень близкую орбиту к своим звездам, ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу, и мы называем их "близкими планетами", - сказала Рэйчел Фернандес, научный сотрудник президентского отделения астрономии и астрофизики в Пенсильванском университете и руководитель исследовательской группы. исследовательская группа.
- Многие из них - газообразные субнептуны, тип планет, отсутствующий в нашей солнечной системе. В то время как наши газовые гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, сформировались дальше от Солнца, неясно, как так много близких субнептуновых объектов сумели выжить вблизи своих звезд, где они подвергаются интенсивной бомбардировке звездным излучением".
Чтобы лучше понять, как формируются и эволюционируют субнептуны, исследователи обратились к планетам, вращающимся вокруг молодых звезд, которые только недавно стали доступны для наблюдения благодаря TESS.
"Сравнение частоты появления экзопланет определенных размеров вокруг звезд разного возраста может многое рассказать нам о процессах, которые влияют на формирование планет", - сказал Фернандес. "Если планеты обычно формируются в определенных размерах и местоположениях, мы должны увидеть аналогичную частоту появления этих размеров в разные эпохи. Если мы этого не сделаем, это говорит о том, что определенные процессы со временем меняют эти планеты".
Однако наблюдение планет вокруг молодых звезд традиционно было затруднено. Молодые звезды испускают интенсивные вспышки излучения, быстро вращаются и обладают высокой активностью, создавая высокий уровень "шума", который затрудняет наблюдение планет вокруг них.
"Молодые звезды в свой первый миллиард лет жизни впадают в истерику, испуская тонны радиации", - объяснил Фернандес. "Эти звездные вспышки вызывают много шума в данных, поэтому мы потратили последние шесть лет на разработку вычислительного инструмента под названием "Птеродактили", чтобы разобраться в этом шуме и действительно обнаружить молодые планеты в данных TESS".
Исследовательская группа использовала птеродактилей для оценки данных TESS и выявления планет с периодом обращения 12 дней или меньше — для справки, это намного меньше, чем 88-дневная орбита Меркурия — с целью изучения размеров планет, а также того, как планеты формировались под воздействием излучения звезд-хозяев.
Поскольку период наблюдения команды составлял 27 дней, это позволило им увидеть две полные орбиты потенциальных планет. Они сосредоточились на планетах радиусом от 1,8 до 10 раз больше Земного, что позволило команде увидеть, схожа ли частота субнептуновых объектов в молодых системах по сравнению со старыми системами, которые ранее наблюдались с помощью TESS и вышедшего из эксплуатации космического телескопа НАСА "Кеплер".
Исследователи обнаружили, что частота сближения субнептуновых объектов меняется с течением времени, при этом вокруг звезд возрастом от 10 до 100 миллионов лет наблюдается меньшее количество субнептуновых объектов по сравнению со звездами возрастом от 100 миллионов до 1 миллиарда лет. Однако в старых, более стабильных системах частота сближения субнептуновых объектов значительно меньше.
"Мы считаем, что различные процессы формируют паттерны, которые мы наблюдаем у звезд такого размера, находящихся вблизи", - сказал Фернандес. "Возможно, что многие субнептуны первоначально сформировались дальше от своих звезд и со временем медленно мигрировали внутрь, поэтому мы видим их больше на этом орбитальном периоде в промежуточную эпоху.
"В последующие годы, возможно, планеты будут чаще сжиматься, когда излучение звезды, по существу, уничтожит ее атмосферу, - процесс, называемый потерей массы атмосферы, который может объяснить более низкую частоту субнептуновых явлений. Но, скорее всего, это комбинация космических процессов, формирующих эти паттерны с течением времени, а не какая-то одна доминирующая сила".
Исследователи заявили, что хотели бы расширить свои возможности наблюдения с помощью TESS, чтобы наблюдать планеты с более длительными периодами обращения по орбите. Будущие миссии, подобные PLATO Европейского космического агентства, могут также позволить исследовательской группе наблюдать планеты меньших размеров, такие как Меркурий, Венера, Земля и Марс. Расширение их анализа на более мелкие и удаленные планеты могло бы помочь исследователям усовершенствовать свой инструмент и предоставить дополнительную информацию о том, как и где формируются планеты.
Кроме того, космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба может позволить определить плотность и состав отдельных планет, что, по словам Фернандеса, может дать дополнительные подсказки о том, где они сформировались.
"Объединение исследований отдельных планет с популяционными исследованиями, подобными тем, которые мы провели здесь, дало бы нам гораздо лучшую картину формирования планет вокруг молодых звезд", - сказал Фернандес.
"Чем больше солнечных систем и планет мы открываем, тем больше понимаем, что наша солнечная система на самом деле не является шаблоном; это исключение. Будущие миссии, возможно, позволят нам находить планеты меньшего размера вокруг молодых звезд и дадут нам более полное представление о том, как формируются и эволюционируют планетные системы со временем, помогая нам лучше понять, как возникла наша солнечная система, какой мы знаем ее сегодня".
