Астрономы подтвердили существование экзопланет с чрезвычайно малыми орбитами вокруг своих звезд. Но что насчет экзопланет, которые подходят достаточно близко, чтобы быть поглощенными своей звездой, и что, если это экзопланета размером с Землю? Это то, что недавнее исследование приняло Журналы ААС надеется обратиться к международной команде из более чем 50 исследователей, изучающих экзопланету размером с Землю с орбитальным периодом всего 5,7 часов, известную как экзопланеты «сверхкоротким периодом» (USP), которая в конечном итоге может испытать то, что известно как приливное разрушение, приводящее к ее поглощению своей звездой. Это исследование имеет потенциал помочь исследователям лучше понять процессы, ответственные за это, а также продолжает бросать вызов нашему пониманию экзопланетной архитектуры.
Здесь, Вселенная сегодня обсуждает это удивительное исследование с доктором Фэй Даем, помощником астронома в Институте астрономии Гавайского университета и ведущим автором исследования, относительно мотивации исследования, значимых результатов, потенциальных последующих исследований, значимости того, что эта экзопланета имеет размеры Земли, и может ли это произойти в нашей собственной солнечной системе. Итак, какова была мотивация этого исследования?
«Приливные нарушения могут стать потенциальной судьбой каменистых планет», — говорит доктор Дай. Вселенная сегоднякак он отмечает в исследовании, опубликованном в марте 2024 года в Природа что он был соавтором и обсуждает приливное разрушение, которое было настолько глубоким исследованием, что было представлено на обложке журнала. «Похоже, что около 10 процентов звезд, подобных Солнцу, могли поглотить свои каменистые планеты. Эта система TOI-6255 является самым известным прародителем этих событий поглощения планет. Приливное разрушение каменистых планет позволяет нам исследовать их внутренний состав и сравнивать с Землей».
Для исследования ученые проанализировали TOI-6255 b, радиус которого составляет ~1,08, а масса — ~1,44 от земной, и который находится на расстоянии чуть более 20,4 парсека (65,2 световых лет) от Земли. Однако, хотя планета размером с Землю и обещает существование жизни, 5,7-часовая орбита TOI-6255 b не только делает эту экзопланету слишком горячей для существования жизни в том виде, в каком мы ее знаем, но и означает, что ее орбита проходит опасно близко к так называемому пределу Роша. Это расстояние, на котором меньший объект может вращаться вокруг большего объекта, пока гравитация большего объекта не разорвет меньший объект на куски, а TOI-6255 b также испытывает вышеупомянутое приливное разрушение, которое является обычным явлением во всем космосе, включая черные дыры. Итак, каковы были наиболее значимые результаты исследования?
Доктор Дай рассказывает Вселенная сегодня«Эта планета обречена на приливное разрушение через 400 млн лет, что мало по космическим масштабам (~13 млрд лет). Планета также приливно искажена и имеет форму футбольного мяча (отклонение от сферы составляет 10 процентов), для сравнения, приливное искажение Земли из-за Луны составляет всего 1e-7 [0.0000001] уровень.»
Доктор Дай рассказал, что исследователи отмечают, что они стремятся провести потенциальные последующие исследования с помощью космического телескопа имени Джеймса Уэбба НАСА. Вселенная сегодня«Исследование орбитальной фазовой кривой этой планеты может подтвердить, что она действительно приливно искажена. Мы знаем, как должна выглядеть фазовая кривая для сферической планеты, приливно искаженная планета имеет сильное отклонение от этого. Мы также можем увидеть, покрыта ли поверхность планеты лавовым бассейном, как можно было бы ожидать от такой горячей планеты».
USP — это экзопланеты, орбиты которых составляют менее одного дня, а масса — менее 2 масс Земли. Хотя это и интригует, было обнаружено всего около 100 USP, при этом исследование 2014 года оценивает примерно 0,5 процента вокруг звезд, подобных Солнцу, а исследование 2019 года обсуждает их основной состав (то есть массу его железного ядра и мантии). Как уже отмечалось, учитывая их чрезвычайно короткую орбиту, эти миры, вероятно, слишком горячи для жизни в том виде, в котором мы ее знаем, и наряду с USP — это знакомые нам «горячие юпитеры», которые совершают оборот вокруг своих звезд всего за несколько дней, и астрономы оценивают, что их население исчисляется сотнями. Как буквально следует из их названия, эти миры являются газовыми планетами размером с Юпитер или больше, а также потенциально слишком горячи для жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Но какое значение имеет тот факт, что TOI-6255 b является планетой размером с Землю, а не планетой размером с Юпитер или больше?
Доктор Дай рассказывает Вселенная сегодня«Планеты, похожие на Землю по размеру, скорее всего, скалистые, т.е. в основном состоящие из железного ядра и силикатной мантии. Они показывают нам, из чего состоят планеты земной группы в других планетных системах. Планеты размером с Юпитер наверняка покрыты толстой водородной и гелиевой атмосферой. На планетах размером с Юпитер вряд ли есть жизнь».
Хотя TOI-6255 b не подлежит разборке еще 400 миллионов лет, наблюдение за тем, как любая экзопланета разрывается на части своей звездой-хозяином, может дать важные сведения о внешнем и внутреннем составе планеты, тем самым помогая нам лучше понять сходство между экзопланетами и планетами в нашей собственной солнечной системе. Эти уникальные миры и их чрезвычайно тесные орбиты бросили вызов нашему пониманию архитектуры солнечной системы во всей нашей галактике Млечный Путь, поскольку Меркурий является ближайшей к нашему Солнцу планетой, и ему по-прежнему требуется 88 дней, чтобы завершить один оборот по орбите.
На данный момент одним из сходств между нашей солнечной системой и экзопланетными системами является предел Роша. Однако исследование также фокусируется на приливном разрушении, которое физически искажает TOI-6255 b, при этом доктор Дай упоминал выше, что «Приливное разрушение может быть потенциальной судьбой каменистых планет». Поэтому каковы шансы приливного разрушения, происходящего для каменистых планет в нашей солнечной системе, и почему?
Доктор Дай рассказывает Вселенная сегодня«Приливное разрушение планет минимально в нашей солнечной системе. Однако считается, что кольца Сатурна возникли в результате приливного разрушения спутников вокруг Сатурна. Приливные силы сильно зависят от орбитального разделения, только объекты с самым коротким орбитальным периодом испытывают значительные приливы».
Какие новые открытия о приливных нарушениях в мирах размером с Землю сделают астрономы в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и вот почему мы — наука!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и смотреть вверх!
