Размеры некоторых суперземель определены неверно

По мнению исследователей из Граца, некоторые экзопланеты окружают слои облаков, что привело к ошибочным оценкам размеров суперземель.

Грац - Уже идентифицировано более 3400 экзопланет, в том числе два десятка так называемых суперземель, имеющих, по меньшей мере, массу Земли и не достигающих массы Урана. Суперземли далеко не всегда могут быть каменистыми планетами, как Земля или Марс, и обладать условиями для жизни.

Австрийские ученые из IWF (Институт космических исследований) пришли к заключению, что в некоторых случаях размеры планет-суперземель были завышены. Они окружены слоем облаков и кажутся больше, чем в действительности.

Действительный радиус планет

Хельмутом Ламмером (Helmut Lammer) и его коллегой Лукой Фоссати (Luca Fossati) из IWF в Граце предложили гипотезу на основе анализа суперземель Corot-24b и Corot-24c, находящихся приблизительно в 4400 световых лет. Их радиусы превышают земной примерно в 4-5 раз. При этом у них абсолютно разные массы: Corot-24b примерно в шесть раз массивнее Земли, а чуть большая Corot-24c в 28 раз.

Сравнение действительных радиусов суперземель Corot-24b и Corot-24c

Фоссати и Ламмер изучали оболочки газообразного водорода двух экзопланет, обнаруженных в 2014 году космическим телескопом Коро, сначала по первой традиционной модели: при расчетах исследование до сих пор исходило из того, что безоблачные оболочки газообразного водорода затемняют звездный свет в области транзитных радиусов.

"Для этого планетам нужно давление газа примерно 0,1 бар. Следовательно, более легкая планета Corot-24b должна испытывать очень большие атмосферные выбросы и потеряла бы свою газовую оболочку менее чем за 100 миллионов лет".
Хельмут Ламмер

Однако горячая планета сохранила большой радиус, несмотря на преклонный возраст своей звезды. Из этого следует, что атмосферное давление должно быть значительно ниже.

"Звездный свет, скорее всего, гасится имеющимися облаками или паром в гидродинамически нагретой и протяженной верхней атмосфере".
Хельмут Ламмер

Необходимо рассмотреть другие суперземли

"То, что измеряется при транзите, не может в некоторых случаях быть настоящим радиусом планеты".
Лука Фоссати

По расчетам ученых Граца, "реальный" радиус CoRoT-24b составляет приблизительно 50 % наблюдаемого методом транзита. У более тяжелой и компактной экзопланеты CoRoT-24с эти данные совпадают.

По словам Фоссати, их работа будет полезна в последующих исследованиях экзопланет, так как космическим телескопом Кеплер найдено несколько планет с огромными транзитными радиусами, которые необходимо перепроверить на основе недавних исследований и вычислить истинные размеры.

Источник: oeaw.ac.at

Карта скалистой экзопланеты показывает мир, покрытый лавой

Международная команда, возглавляемая астрономами Кембриджского университета, получила на сегодняшний день самый детальный "отпечаток пальца" скалистой экзопланеты, обнаружив планету из двух половинок: почти полностью расплавленной и твердой.

По мнению исследователей, разница условий на ее горячей и холодной сторонах настолько велика, что это вызвало испарение атмосферы, в результате чего температура горячей стороны может достигать 2500 °С, а холодной - около 1100 °С. Результаты представлены в журнале Nature .

Используя данные Спитцера (НАСА), ученые исследовали экзопланету 55 Cancri e. Свет ее центральной звезды в созвездии Cancer долетает до нас за 40 лет. Астрономы изучили, как меняются условия на планете по мере прохождения ею всей орбиты. Для столь маленькой планеты это проведено впервые.

Суперземля 55 Cancri e - это скалистая экзопланета, радиус которой приблизительно вдвое, а масса даже в восемь раз больше земных. Орбита планеты проходит так близко к ее звезде, что длительность года равна всего 18 часам. Она всегда обращена к своему светилу одной стороной, подобно Луне, поэтому у нее есть постоянные стороны: "дневная" и "ночная". Одна из ближайших суперземель, состав которых могут быть изучены, 55 Cancri e - прекрасно подходит для детальных наблюдений поверхностных и атмосферных условий каменистых экзопланет.

Раскрывать особенности суперземель трудно, так как они намного меньше родительских звезд и их контраст со светилами значительно слабее, чем у более крупных газовых гигантов - "горячих юпитеров".

Обнаруженная в 2011, 55 Cancri e была тщательно изучена. Предполагалось, что это водный мир или даже алмазная планета, но исследователи теперь считают, что она почти полностью покрыта лавой Фото: NASA / JPL-Caltech

По новым инфракрасным измерениям, "дневная" сторона планеты почти полностью расплавлена, а "ночная" практически целиком покрыта твердым веществом. На Земле атмосфера способствует рециркуляции тепла, поддерживая температуру на всей планете в относительно узком диапазоне. Но на 55 Cancri e, горячая сторона не остывает, а холодная - не нагревается.

Причиной этого может быть либо полное отсутствие атмосферы, либо ее частичное разрушение из-за сильного облучения своим солнцем. Астрономы допускают, что на ночной стороне еще может быть атмосфера, однако, температура дневной стороны настолько велика, что атмосфера должна была полностью испариться, что приводит к неэффективной передаче тепла или полному ее отсутствию.

Еще одна возможность для огромного расхождения между дневной и ночной сторонами может быть в движении расплавленной лавы и тепла на дневной стороне и застывании поверхности на ночной. Однако информации, откуда исходит «дополнительное» тепло, нагревающее часть планеты сильнее, чем это делает излучение звезды, исследователям придется ждать до запуска нового поколения космических телескопов.

Источник: cam.ac.uk

Суперземлю обнаружили наземным телескопом

Иллюстрация © NASA/JPL-Caltech

Астрономы наблюдали транзит экзопланеты с помощью наземного телескопа, замерив, как суперземля "55 Cancri е" проходит перед своей звездой.

Впервые астрономы заметили с Земли транзит экзопланеты, проходившей перед своим светилом, похожим на Солнце. Несмотря на атмосферную турбулентность и довольно маленький размер телескопа, они зарегистрировали затемнения звезды суперземлей, проходящей перед нею. Метод, примененный ими, может помочь в будущем изучать уже найденные суперземли - "планеты-близнецы" нашей Земли, сообщают исследователи в «Astrophysical Journal Letters».

Обнаружение экзопланет с использованием метода транзита было до этого прерогативой космических телескопов. Без помех атмосферной турбулентности им проще регистрировать прохождения планеты перед своим солнцем и крошечные затемнения света. Но атмосферные помехи преодолимы, что и продемонстрировали Эрнст де Моуаж (Ernst Mooij) и его коллеги по Королевскому университету в Белфасте.

Суперземля в визире телескопа

И с наземных телескопов можно теоретически наблюдать транзит экзопланеты перед ее звездой, если та находится недалеко и планета проходит довольно близко от нее. Астрономы проверили это, используя относительно небольшой Северный оптический телескоп (Nordic Optical Telescope) на Ла-Пальма, оснащенный 2,5-метровым зеркалом. Они приспособили его инструменты и оптику для удаления из наблюдений помех атмосферной турбулентности.

Северный оптический телескоп на Ла Пальме Фото: © Кристофер Х. Стёле (Christoffer H. Støle)

С помощью этого телескопа они смогли наблюдать транзит экзопланеты "55 Cancri e" перед ее центральной звездой типа Солнца. Лишь 40 световых лет отделяют это светило от Земли - отсюда его видно из темного места просто невооруженным глазом. Ближайшая к этой звезде планета - суперземля, которая вдвое больше и в восемь раз массивнее нашей.

Крохотные затемнения звезды

Если эта планета проходит перед своей звездой, она почти два часа затемняет на 0,05 процента ее свет, что впервые зарегистрировали астрономы телескопом, размещенным на поверхности Земли. Измерение вряд ли уступает сделанным космическими телескопами, сообщают исследователи. По этим значениям они смогли правильно определить размер экзопланеты.

Сравнение размеров Земли и "55 Cancri e" Фото: © NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Важное значение для будущих открытий

Такие наземные наблюдения в будущем могут быть важны, в основном, для наблюдения за недавно открытыми экзопланетами, так как НАСА и ЕКА собираются отправить в ближайшие несколько лет на поиски экзопланет два новых зонда. Миссия НАСА "TESS" должна стартовать в 2017, а миссия ЕКА "PLATO" - в 2024 году. Обе будут искать планеты у близлежащих звезд.

"Мы ожидаем, что эти миссии найдут вблизи от нас так много миров земного типа, что космические телескопы не смогут охватить все", - объясняет соавтор Мерседес Лопес-Моралес (Mercedes Lopez-Morales) - Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики (CFA). "Поэтому наземные телескопы и приборы будут играть ключевую роль в дальнейшем изучении этих планет - и мы уже доказали, что это работает".

Роль жидких оксидов металлов в формировании суперземель

Фото: © Eugene Kowaluk

Первые магнитные поля больших планет земного типа зародились не в металлическом ядре, а в магме океана их мантии. Международная команда во главе с Р. Стюарт Мак-Вильямс (R. Steward McWilliams) из Института Карнеги в Вашингтоне обнаружила, что оксид магния, являющийся важной частью мантии, плавится при высоком давлении и обладает электропроводностью.

С помощью лазера они генерировали в минерале ударные волны и наблюдали, как меняются при этих условиях его свойства. При давлении 650 гигапаскалей, оксид магния плавился и приобретал свойства металлов. Из-за большого значения магния в минералогии скалистых планет ученые предполагают, что этот эффект сыграл свою роль в формировании первоначальных магнитных полей планет земного типа.

Spitzer обнаружил инфракрасное излучение суперземли

Фото: NASA/JPL-Caltech

С помощью космического телескопа "Спитцер" астрономы смогли зафиксировать инфракрасный свет, идущий от суперземли, которая вращается на очень небольшом расстоянии от звезды 55 Cancri. Жизнь на планете 55 Cancri E, открытой в 2004 году, невозможна: на её стороне, обращенной к центральной звезде, температура достигает 1700 градусов по Цельсию.

55 Cancri E примерно вдвое больше, однако, в восемь раз тяжелее, чем Земля. Учёные обнаружили экзопланету в 2004 году. Но только "Спитцер" выявил на ней ряд важных деталей. В момент открытия суперземли предполагалось, что орбитальный период планеты составляет 2,4 дня, но при дальнейшем наблюдении определили, что он равен примерно 18 часам.