ТОП-10 экстремальных экзопланет нашей Вселенной

Чем больше мы узнаем об экзопланетах, тем больше понимаем, что Вселенная еще более странная, чем мы о ней думали. Трудно поверить, что до начала 1990-х годов астрономы еще не открыли ни одну планету за пределами Солнечной системы.

Несмотря на то, что ученые были уверены, что другие планеты также вращаются вокруг других звезд, было мало доказательств существования других планетных систем до открытия двух экзопланет — вокруг пульсара PSR 1257+12 в 1992 году Александром Вольщаном и Дейлом Фрейлом.

За этим первоначальным открытием вскоре последовало наблюдение 51 Pegasi b — первой экзопланеты, обнаруженной вокруг солнцеподобной звезды — в 1995году, за что астрономы Мишель Майор и Дидье Келоз были удостоены Нобелевской премии по физике 2019 года.

С 1995 года наш каталог экзопланет стремительно расширяется. В настоящее время мы подтвердили более 4000 миров за пределами нашей солнечной системы, а еще около 7000 подозреваемых ждут классификации, согласно НАСА.
По мере того, как наши методы наблюдения совершенствуются, этот процесс открытия только начинается. А в конце этого года будет запущен космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), часть миссии которого будет посвящена поиску экзопланет.

По мере того как мы все больше узнаем о мирах за пределами Солнечной системы, начинает проявляться удивительный фактор: вселенная странная. Очень странно. Наш растущий каталог экзопланет показывает, что наша собственная солнечная система обнадеживающе скучна-от миров, из которых льется дождь из железа и стекла, до алмазных миров и планет, вырвавшихся из тисков родительских звезд.

WASP-76b: экзопланета, которая проливает дождь из расплавленного железа

WASP-76b

Обнаруженная в 2013 году и дополнительно исследованная прибором ESPRESSO н в 2020 году, WASP-76b — это планета, которая приливно-отливно привязана к своей родительской звезде BD+01 316. Это означает, что одна сторона планеты постоянно обращена к звезде, вызывая обжигающе горячие температуры около 2500 градусов по Цельсию — достаточно горячие, чтобы испарить железо.
Обращенная к звезде сторона WASP-76b обжигается излучением , которое в тысячи раз интенсивнее, чем Земля получает от Солнца, в то время как сторона, обращенная к звезде F-типа, испытывает вечную ночь. Тем не менее, даже если «дневная сторона» планеты испытывает адские температуры, это не означает, что условия на «темной стороне» — это прогулка в парке.
Сторона WASP-76b, обращенная в сторону от родительской звезды планеты, холоднее, по крайней мере, на 1000 градусов по Цельсию, но это означает, что когда пары железа переносятся через полушарие мощными ветрами, они охлаждаются, образуя капли жидкости. Эти капли расплавленного железа затем падают, бомбардируя более холодную сторону планеты.

WASP-76b — не единственная планета, которая переживает кошмарные дожди такой природы. Как это часто бывает с экзопланетами, дальнейшие открытия не просто повышают ставки, они делают вещи намного более странными.

HD 189733 b: Ливни расплавленного стекла

HD 189733 b

Из космоса HD 189733 b может показаться прекрасным и спокойным миром, напоминающим гигантский стеклянный голубой мрамор. Однако с экзопланетами внешний вид может быть обманчивым, и это определенно относится к этой планете — газовому гиганту, которая делает круг вокруг своей звезды всего за 2,2 дня.

На самом деле, его прекрасный синий оттенок возникает из-за его смертоносной погоды, особенно дождей из расплавленного стекла, которые осыпают поверхность планеты. Тем не менее, это не предел почти маниакальных погодных условий планеты. Экзопланета, открытая в 2005 году рентгеновской обсерваторией НАСА «Чандра» и рентгеновскими телескопами ЕКА «ХММ Ньютон», также испытывает ветры со скоростью около 9000 километров в час. Эти сверхзвуковые ветры приводят к тому, что стеклянные дожди экзопланеты не просто падают, а по дуге направляются к земле, а также собирают частицы силикатов, превращая их в микроскопические снаряды.

HD 189733 b интересен астрономам не только из-за своей необычной и опасной погоды. По данным НАСА, гигантская экзопланета обладает атмосферой, которая намного больше, чем ученые ожидали бы для такого мира.

Gliese 1132b: Планета, на которой выросла вторая атмосфера

Gliese 1132b

Gliese 1132 b поразительна похожа на Землю. Её радиус лишь немного больше, как и его масса. Даже её возраст — 4,5 миллиарда лет — аналогичен возрасту нашей планеты. Но у этого мира есть одно поразительное отличие, он вращается гораздо ближе к своей родительской звезде — красному карлику, завершая орбиту всего за 1,6 земных дня. Эта близость приводит к тому, что Gliese 1132 b испытывает гораздо более высокую температуру поверхности, чем наша планета при 137 градусов C, с интенсивным излучением, лишающим экзопланету атмосферы.

Тем не менее, астрономы недавно обнаружили, что на Глизе 1132. Гравитационное воздействие ее звезды — на 20% больше Солнца — создает интенсивные приливные силы, которые сжимают и растягивают планету. Это «изгибание» приводит к бурной вулканической активности и вызывает выброс газов на поверхность планеты.

По данным НАСА, эти газы создают на планете вторую атмосферу. Хотя это само по себе интересно, поскольку астрономы впервые заметили что-либо подобное, «переросшая» атмосфера из-за своего происхождения также предоставляет астрогеологам уникальную возможность изучить внутренний химический состав экзопланеты.

Kepler-10b: В далекой-далекой галактике…

Kepler-10b

Kepler-10b вращается вблизи своей звезды — носителя- аналогично Солнцу — на расстоянии, которое составляет двадцатую часть орбиты Меркурия. Это приводит к тому, что орбита меньше земных суток и температура поверхности выше 1300 градусов по Цельсию.

Поскольку Kepler-10 b, открытый в 2011 году телескопом Kepler, приливно — отливно привязан к своей звезде, он также создает расплавленные капли железа и силикатов. Поверхность планеты, вероятно, покрыта лавой гораздо более горячей, чем та, что находится на Земле. Поскольку жесткое излучение от звезды-хозяина лишило ее атмосферы, эти капли на Кеплере-10b не упадут на темную сторону планеты, а вместо этого будут сдуты с ее поверхности звездными ветрами, придавая ей огненный хвост.

Kepler-10 b — не единственный лавовый мир, открытый телескопом Kepler. В 2013 году космический телескоп также обнаружил экзопланету Kepler-78b — в 40 раз ближе к своей звезде—хозяину, чем Меркурий, — которая завершает полную орбиту за считанные часы.

Учитывая обжигающую поверхность лавы, неудивительно, что эти экзопланеты были сравнены с Мустафаром, планетой во франшизе «Звездных войн», на которой проходит дуэль на световых мечах между Оби-Ваном Кеноби и Анакином Скайуокером. Лава этого вымышленного мира приводит к ужасным травмам молодого джедая, которые заставляют его носить культовую черную броню и дыхательный аппарат Дарта Вейдера. К счастью, некоторые экзопланеты предлагают радикально отличающиеся условия.

Upsilon Andromeda b: Мир огня и льда

Upsilon Andromeda b

Апсилон Андромеды b — это еще одна экзопланета, которая, вероятно, приливно-отливно привязана к своей звезде-хозяину, завершая орбиту чуть менее чем за пять дней. Что делает эту планету, ранее известную как Саффар, экстремальным миром, так это радикальная разница в температуре между ее дневной и темной сторонами.

В то время как дневная сторона испытывает температуру до 1600 градусов C, темная сторона значительно прохладнее, достигая температуры до минус 20 градусов C. Это означает, что прохождение полушария этого мира можно считать равносильным прыжку в вулкан.

Хотя это ни в коем случае не единственный приливно-отливной горячий Юпитер, другие, которые мы обнаружили, похоже, не имеют таких радикальных различий в температуре между их обращенными к звездам и игнорирующими звезды сторонами. Причина, по которой эта экзопланета испытывает такую радикальную разницу в температуре, может быть связана с огромными размерами ее родительской звезды Upsilon Andromedae A, или с тем, что звезда обладает горячей точкой почти непосредственно «над» этой экзопланетой, согласно НАСА.

К настоящему времени у вас может сложиться впечатление, что все экзопланеты — это горячие, жестокие миры, которые существуют вблизи своих родительских звезд. Дело в том, что чем ближе орбита планеты приближает ее к звезде-хозяину, тем легче ее обнаружить. Это означает, что каталог экзопланет переполнен более крупными мирами с узкими орбитами. Однако есть некоторые заметные исключения.

HR 5183 b: Планета с эксцентричной орбитой

HR 5183 b

С точки зрения открытий экзопланет, HR 5183 b — «Супер-Юпитер» в три раза больше массы самой большой планеты Солнечной системы — уникален, так как его орбита очень эксцентрична, как в прямом, так и в переносном смысле. В то время как большинство планет прослеживают в основном круговую орбиту, этот газовый гигант прослеживает яйцевидную орбиту вокруг своей родительской звезды HR 5183, согласно астрономам из Калтеха.

Астрономы обнаружили экзопланету по крошечному колебанию, которое ее гравитация вызывает на родительской звезде, что, в свою очередь, вызывает падение яркости. Этот процесс занял ошеломляющие 20 лет наблюдений с помощью трех телескопов, включая Гавайскую обсерваторию У. М. Кека. Несмотря на этот длительный период наблюдений, нам еще предстоит увидеть, как мир завершит полную орбиту, и исследователи оценивают, что это может занять от 45 до 100 Земных лет — вероятно, 74 года.

Если бы HR 5183 b должен был следовать по своей орбите в солнечной системе, он прошел бы ближе к Солнцу, чем Юпитер, а затем переместился бы к внешним краям нашей планетной системы, проходя мимо Нептуна. Высоко эксцентрические орбиты, такие как эта, наблюдались и раньше, но чаще на планетах, которые гораздо ближе к своим звездам.

Если свободная связь HR 5183 b со своей родительской звездой является чем-то удивительным, некоторые миры пошли еще дальше, отделившись от своих родительских звезд полностью, чтобы бродить по Вселенной в одиночку.

OGLE-2016-BLG-1928: Планеты изгои

OGLE-2016-BLG-1928

Астрономы считают, что Млечный Путь может кишеть космическими сиротами — экзопланетами, которые вырвались из родительских звезд, чтобы в одиночку бродить по своим галактикам. Считается, что эти планеты формируются традиционными способами вокруг звезд, но позже отбрасываются гравитационными взаимодействиями с другими планетами.

Поскольку экзопланеты обычно обнаруживаются через эффект, который они оказывают на свои звезды-хозяева, это делает эти бездомные планеты почти невозможными для обнаружения. Это особенно верно, когда речь идет о скалистых планетах размером с Землю. Вот что делает открытие изгоя — экзопланеты OGLE-2016-BLG-1928, которая блуждает по Млечному Пути, таким особенным. Хотя это не первая планета-изгой, которая была обнаружена, она самая маленькая и очень похожа по размеру на Юпитер.

Блуждающий земной мир был обнаружен в конце 2020 года с помощью техники, называемой гравитационным микролинзированием, — отклонения и фокусировки света от далекой звезды, когда объект проходит перед ней. Длительность изменения светового профиля этих удаленных источников увеличивается с увеличением массы объекта, находящегося между ними. Возмущение вызванный OGLE-2016-BLG-1928 длился всего 41 минуту, что говорит астрономам о том, что это был самый маленький мошенник, обнаруженный с помощью этого метода до сих пор. OGLE-2016-BLG-1928 примечателен отсутствием связи с планетной системой, но для других экзопланет именно эта связь создает нечто особенное.

System TOI-178: Система гармонии и хаоса

The TOI-178 system

На первый взгляд планетная система ТОИ-178 может выглядеть как любой другой набор миров. Но более близкое и продолжительное наблюдение показывает, что по крайней мере пять из шести миров этой системы заперты в ритмическом танце друг с другом.

Пять внешних планет существуют в резонансе 18:9:6:4:3. Это означает, что первая экзопланета в цепочке — вторая ближайшая к звезде в целом — завершает 18 орбит, как вторая в цепочке завершает девять, третья завершает шесть, четвертая завершает 4, а пятая — шестая планета в целом—завершает три орбиты. Таким образом планеты выстраиваются через равные промежутки времени, когда они вращаются вокруг своей звезды-хозяина — оранжевого карлика.

Эта сложная цепь резонансов, вероятно, указывает на планетную систему, которая с момента своего образования оставалась невозмущенной гравитационными взаимодействиями или столкновениями с другими системами. Это также означает, что система может иметь решающее значение в изучении того, как формируются и развиваются планетные системы.

Однако там, где мы находим порядок в космосе, часто существует и хаос. Композиции планет, составляющих систему ТОИ-178, не демонстрируют той гармонии, которая проявляется в их движении. Рядом с плотным земным миром, похожим на Землю, находится «раздутая» планета низкой плотности, за которой следует экзопланета с плотностью, подобной плотности Нептуна.

55 Cancri e: Самая ценная экзопланета во Вселенной

55 Cancri e

Другая звезда, которая вращается близко к своим звездам—хозяевам, занимая менее 18 часов, чтобы завершить орбиту, 55 Cancri e также негостеприимно жаркая — температура достигает 2300 градусов по Цельсию. Но что действительно отличает этот мир, так это его состав, который делает экзопланету, формально известную как Янссен, возможно, самым условно ценным объектом во Вселенной.

Тот факт, что 55 Cancri e в два раза больше Земли, но имеет почти 9-кратную массу, привел астрономов к предположению, что эта Сверхземля может состоять из углерода под высоким давлением в виде графита и алмаза, смешанного с некоторыми другими элементами, сообщает NASA.

Оценочная стоимость 55 Cancri e составляет в 384 квадриллиона раз больше, чем весь Валовой внутренний продукт Земли (ВВП). Некоторые астрофизики предполагают, что такие алмазные миры могут образовываться довольно регулярно, когда протопланетные пылевые облака, содержащие большое количество углерода, коллапсируют, образуя планеты.

Идея о том, что 55 Cancri e состоит из алмаза, подвергалась сомнению с тех пор, как экзопланета была впервые обнаружена в 2004 году, переходя в немилость и выходя из нее, доказывая, что алмазы не могут быть вечными. Тем не менее, несмотря на все эти экстремальные миры, самые необычные экзопланеты все еще могут быть открыты для нас, и они могут существовать в системах, подобных которым мы никогда раньше не сталкивались.

Blanets: экстремальные экзопланеты черных дыр

Самые экстремальные экзопланеты могут вообще образовываться не вокруг звезд, а вместо этого вращаться вокруг сверхмассивных черных дыр. Планеты образуются в результате гравитационного коллапса сверхплотных областей протопланетных облаков газа из пыли, а сверхмассивные черные дыры в центре активных ядер галактик (АГН) сидят в центре массивных вспенивающихся дисков из таких материалов.

В настоящее время нет никаких доказательств того, что такие вращающиеся вокруг черных дыр планеты-или «бланеты» — действительно существуют, но недавние исследования, моделирующие динамику этих газовых и пылевых дисков, предполагают, что при определенных условиях образование планет должно происходить в таких регионах. Если бы такие процессы происходили, бланеты образовались бы гораздо дальше от сверхмассивных черных дыр, чем большинство планет от их родительской звезды. Настолько далеко, что один год такого мира может длиться миллион земных лет!

Излучение от AGN могло бы помочь обеспечить постоянный запас свежего материала для образования бланетов, в результате чего могло бы произойти образование беглецов, то есть бланеты могли бы достигать размеров гораздо более титанических, чем «обычные» экзопланеты. Бланеты с меньшей вероятностью будут иметь другие сходства с Землей или Юпитером, что означает совершенно новые классы астрономических объектов за пределами газовых гигантов и земных миров для исследования.

Поскольку ближайший AGN существует за пределами текущих исследований экзопланет, открытие бланетов, возможно, придется подождать. До тех пор астрономия обеспечит кавалькаду открытий экзопланет, которые бросят вызов нашему растущему пониманию Вселенной и переопределят наше место в ней.

Автор записи
. Top.Mail.Ru