Как эта адская планета стала такой горячей

Новое исследование проливает свет на то, как «адская планета» стала такой дьявольски горячей и как другие миры могут стать слишком горячими для жизни.

Этот каменистый мир, 55 Cnc e (по прозвищу «Янссен»), вращается вокруг своей звезды так близко, что год длится всего 18 часов, его поверхность представляет собой гигантский лавовый океан, а его недра могут быть битком набиты алмазами.

Свежая информация появилась благодаря новому инструменту под названием EXPRES, который зафиксировал сверхточные измерения звездного света, сияющего от солнца Янссена, известного как Copernicus или 55 Cnc.

Измерения освещенности немного смещались, когда Янссен перемещалась между Землей и звездой (эффект, подобный нашей Луне, блокирующей Солнце во время солнечного затмения).

Анализируя эти измерения, астрономы обнаружили, что Янссен вращается вокруг Коперника вдоль экватора звезды — в отличие от других планет Коперника, которые находятся на таких разных орбитальных путях, что даже никогда не пересекаются между звездой и Землей, сообщают исследователи в Nature Astronomy.

Подразумевается, что Янссен, вероятно, сформировался на относительно более холодной орбите дальше и со временем медленно падал в сторону Коперника. Когда Янссен подошла ближе, более сильное гравитационное притяжение Коперника изменило орбиту планеты.

«Мы узнали о том, как эта многопланетная система — одна из систем с наибольшим количеством обнаруженных нами планет — достигла своего нынешнего состояния», — говорит ведущий автор исследования Лили Чжао, научный сотрудник Центра исследований Института Флэтайрон. Вычислительная астрофизика (CCA) в Нью-Йорке.

Даже на своей первоначальной орбите планета «вероятно, была настолько горячей, что ничто из того, о чем мы знаем, не могло бы выжить на поверхности», — говорит Чжао.

Тем не менее, новые результаты могут помочь ученым лучше понять, как планеты формируются и перемещаются с течением времени. Такая информация имеет решающее значение для выяснения того, насколько распространены во Вселенной среды, подобные Земле, и, следовательно, насколько многочисленной может быть внеземная жизнь.

В конце концов, наша Солнечная система — единственное место в космосе, где, как мы знаем, существует жизнь. Он также плоский как блин — все планеты вращаются с разницей в несколько градусов друг от друга, образовавшись из одного и того же газопылевого диска.

Когда миссии по поиску экзопланет начали открывать миры вокруг далеких звезд, они обнаружили много планет, которые не вращались вокруг своих звезд на плоской плоскости. Это подняло вопрос о том, действительно ли наша солнечная система, похожая на блины, является редкостью.

Планетарная система Коперника, которая находится в 40 световых годах от Земли, представляет особый интерес, учитывая, насколько хорошо она изучена и сложна: пять экзопланет вращаются вокруг звезды главной последовательности (наиболее распространенная категория звезд) в двойной паре с красная карликовая звезда.

Фактически, Янссен была первой «суперземлей», обнаруженной вокруг звезды главной последовательности. Хотя Янссен имеет такую ​​же плотность, как Земля, и, вероятно, состоит из камней, он примерно в восемь раз массивнее и в два раза шире.

После его открытия и подтверждения Янссен стал первым известным примером планеты с ультракоротким периодом. Минимальный радиус орбиты Янссена составляет примерно 2 миллиона километров. (Для сравнения, длина Меркурия составляет 46 миллионов километров, а Земли — около 147 миллионов.) Орбита Янссен настолько плотно прилегает к Копернику, что некоторые астрономы поначалу сомневались в ее существовании.

Определение пути Янссена вокруг Коперника могло бы многое рассказать об истории планеты, но сделать такие измерения невероятно сложно. Астрономы изучали Янссен, измеряя падение яркости Коперника каждый раз, когда планета оказывается между звездой и Землей.

Этот метод не говорит вам, в каком направлении движется планета. Чтобы выяснить это, астрономы используют тот же эффект Доплера, который используется в камерах измерения скорости. Когда источник света движется к вам, длина волны света, который вы видите, короче (и, следовательно, голубее). Когда он удаляется, частота смещается шире, а свет становится краснее.

При вращении Коперника половина звезды вращается к нам, а другая половина удаляется. Это означает, что половина звезды немного голубее, а другая половина немного краснее (и пространство в середине не смещено). Таким образом, астрономы могут отслеживать орбиту Янссен, измеряя, когда он блокирует свет с более красной стороны, более синей стороны и неизмененной средней части.

Однако результирующая разница в звездном свете почти неизмеримо мала. Команды пытались и раньше, но не могли точно определить орбитальный путь планеты. Прорыв в новом исследовании произошел с помощью спектрометра EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) на телескопе Lowell Discovery в обсерватории Лоуэлла в Аризоне. Верный своему названию, спектрометр предлагал точность, необходимую для обнаружения крошечных красных и синих сдвигов света.

Измерения EXPRES показали, что орбита Янссен примерно совпадает с экватором Коперника, путь, который делает Янссен уникальным среди своих братьев и сестер.

Предыдущие исследования показывают, что близость орбиты красного карлика привела к смещению планет относительно Коперника. В новом исследовании исследователи предполагают, что взаимодействия между небесными телами сместили Янссен к его адскому нынешнему местоположению.

По мере того, как Янссен приближался к Копернику, гравитация звезды становилась все более доминирующей. Поскольку Коперник вращается, центробежная сила заставила его среднюю часть слегка выпячиваться наружу, а верх и низ – сплющиваться. Эта асимметрия повлияла на гравитацию, которую ощущала Янссен, притягивая планету к более толстому экватору звезды.

Теперь, когда история Янссен освещена, Чжао и ее коллеги планируют изучить другие планетные системы.

«Мы надеемся найти планетарные системы, похожие на наши, — говорит она, — и лучше понять системы, о которых мы знаем».