Рождение вулкана

Изображение: NASA

Астрофизики объяснили появление покрытых лавой планет-«вулканов»

Ярослав Рыбаков

25 февраля, 2015 15:54

4 мин

Новый сценарий формирования лавовых планет объясняет многие загадки этого процесса. Появляясь в непосредственной близости от своей звезды, они расчищают путь рождению соседних планет — уже не столь горячих и, возможно, не таких безжизненных.

Еще лет 30 назад мы знали всего несколько планет — обитателей Солнечной системы. Сегодня, благодаря совершенствованию методов их поиска и появлению новых мощных инструментов, их количество стремительно приближается к 2 тыс. На середину февраля 2015 г. обнаружено 1890 экзопланет в 1189 далеких звездных системах, плюс несколько странствующих между звездами. И это не считая «кандидатов»: только телескоп Kepler указал на несколько тысяч потенциальных планет, данные по которым еще предстоит проверить.

Большинство достоверно установленных экзопланет достаточно велики, размерами с Юпитер и больше. Лишь в последнее время открывается все больше сравнительно некрупных миров, размерами все ближе к Земле. Найдены ледяные гиганты, подобные Нептуну, и твердые «сверхземли», лишь в несколько раз крупнее нашей планеты. Однако известные классы экзопланет далеко не исчерпываются аналогами, имеющимися в Солнечной системе.

Некоторые из них довольно экзотичны — это и планеты-океаны, и ледяные «мини-нептуны», и раскаленные «сверх-юпитеры», и «пышные» неплотные газовые гиганты. Некоторые движутся по довольно экзотическим орбитам — на боку, или сильно отклоняясь от общей плоскости, или вовсе ретроградно, в направлении, обратном относительно других планет своей системы.

Чрезвычайно близко к своим материнским звездам обращаются лавовые планеты-«вулканы». По основным своим характеристикам это твердые сверхземли, однако они могут находиться в сотню раз ближе к звезде, чем Земля к Солнцу — намного ближе даже орбиты Меркурия. Вряд ли удивительно, что поверхность таких экзопланет раскалена и полностью покрыта расплавленной, незастывающей лавой.

Дело не столько в ярком излучении близкой звезды, сколько в ее притяжении. Двигаясь в этом гравитационном поле, планета испытывает действие мощных приливных сил, которые медленно «мнут» ее недра, как пластилин, разогревая и подпитывая чрезвычайно высокую вулканическую активность.

Такое происходит на самом вулканически активном теле Солнечной системы — спутнике Юпитера Ио, движущемся в гравитационном поле массивной планеты. Именно поэтому эти экзопланеты и называют то «вулканами», то «сверх-Ио». Подобные миры могут быть весьма распространены в космосе. По мнению некоторых специалистов, к «вулканам» может относиться больше половины планет нашей галактики. Но вот происхождение планет-«вулканов» до сих пор остается невыясненным.

Они могут рождаться подальше от звезд, и лишь набрав определенную массу, мигрировать, притягиваясь к ним. Однако точные орбитальные характеристики таких планетарных систем не согласуются с этой версией. Согласно другой гипотезе, планеты-«вулканы» могут образовываться уже на месте, в непосредственной близости от звезд. Но этот процесс требует, чтобы рядом со звездой имелось достаточно плотное и массивное кольцо исходного вещества. Такой вариант тоже не выглядит полностью реалистичным. Но в 2013 г. американские физики Сурав Чатерджи (Sourav Chatterjee) и Джонатан Тэн (Jonathan Tan) предложили сценарий, развивающий вторую гипотезу — формирование планет «изнутри наружу» (Inside-Out Formation).

Согласно этому механизму, рождающаяся планета питается веществом, которое звезда притягивает из сравнительно далеких областей протопланетного диска. Это облако пыли и мелких тел образует кольцо, которое наращивает массу и плотность до определенного предела, пока гравитационная нестабильность не приводит к зарождению в нем планеты. Молодая планета, наращивая массу, принимает на себя все больше материи и расчищает внутренние регионы диска. Материя продолжает накапливаться на более далекой от звезды орбите, и вскоре из этого кольца рождается следующая планета. Так, звено за звеном, формируется целая планетарная система.

Одним из проверяемых следствий этой гипотезы является увеличение массы планеты с удалением от ее материнской звезды — и недавно Чатерджи и Тэн рассмотрели его, изучив данные по более чем 600 известным планетам-«вулканам». Им удалось подтвердить свои расчеты, а затем — и сценарий формирования планетарной системы «изнутри наружу». Впрочем, это еще не говорит о том, что всегда и везде реализуется именно этот вариант. На самом деле, та же Солнечная система дает совершенно иную картину — и почему, нам еще предстоит узнать.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе