Как рождаются суперземли: загадочный процесс в молодой планетной системе

Самые распространенные миры в Галактике появляются на свет в своеобразном состоянии «сахарной ваты».
Экзопланеты в представлении художника
Экзопланеты в представлении художникаИсточник: Freepik

В созвездии Тельца формируются увеличенные копии Земли, пишут астрофизики в Nature. Они поделились результатами своих наблюдений любопытной системы V1298, расположенной в 350 световых годах от нас в молекулярном облаке — одной из тех областей, где рождаются звезды и планеты.

Это космическое семейство очень молодо: по оценкам, ему всего 30 миллионов лет. Для сравнения, Солнечной системе уже 4,6 миллиарда лет. Кстати, звезда V1298 по массе и радиусу немногим превосходит Солнце.

Возле нее прослеживаются четыре экзопланеты. Все они расположены гораздо ближе к своему солнцу, чем Меркурий к нашему. И все огромны: самая маленькая из них «весит» в пять раз больше Земли, а самая массивная в десять раз крупнее нашей планеты.

При этом соотношение их размеров и массы показывает, что они очень «пушистые»: по плотности примерно как зефир или даже сахарная вата. Это значит, что они во много раз «легче» воды: если бы можно было поместить их в гигантскую ванну, они бы не тонули. То же самое справедливо, например, насчет нашего Сатурна, но даже он плотнее планет системы V1298.

Система V1298 Tauri
Система V1298 TauriИсточник: Exoplanet Exploration Program and the Jet Propulsion Laboratory for NASA’s Astrophysics Division

Ученые объяснили, что это закономерная начальная стадия эволюции этих миров: во время формирования в протопланетном диске они приобрели огромные количества водорода и гелия, но по мере рассеивания этого диска внешнее давление на них ослабевало, и они стали стремительно раздуваться. Из-за этого их легкая газовая атмосфера начала улетучиваться. Этот процесс астрофизики называют стадией boil-off, что буквально значит «выкипание».

По мнению исследователей, для двух ближайших к звезде экзопланет этот этап уже практически завершен. А дальше они должны будут, наоборот, остывать и сжиматься. Вполне возможно, что тонкую атмосферу все же сохранить смогут.

По прогнозам, в результате эти миры превратятся в типичные суперземли — каменистые планеты массой в полторы-две Земли, которые в нашей галактике составляют одну из самых многочисленных групп. Из уже примерно 6 тысяч известных на сегодня экзопланет таких — около 1400.

По распространенности они на втором месте после мини-нептунов — планет «весом» вдвое-втрое больше нашей с очень толстой атмосферой. Не исключено, что две дальние планеты в системе V1298 станут именно такими.

Ранее ученые выяснили, благодаря чему Земля приобрела оптимальное количество воды.