Суперземлі породили з субнептунами

Французькі планетологи з'ясували, що суперземлі і багаті водою субнептуни можуть належати до одного сімейству планет. При цьому серед субнептунів можуть бути планети з водною оболонкою в надкритичному стані, в той час як раніше вважалося, що більшість планет цього класу мають багату воднем і гелієм атмосферу. Стаття опублікована в.

Серед понад 4000 відомих до теперішнього часу екзопланет більше половини - це невеликі планети з радіусами від 1 до 3,9 земних. Найцікавіші і найзагадковіші з точки зору походження з них - це субнептуни (планети з радіусом більше 1,6 земного, меншої, ніж у Землі, щільністю і періодом обігу менше 100 днів): прийнято вважати, що вони складаються з твердого ядра і багатою воднем і гелієм газової оболонки, маса якої може становити до 30 відсотків від маси планети.

Крім того, спектроскопічні дослідження показують наявність в атмосферах деяких субнептунів водяної пари. Його вже виявляли, наприклад, в атмосфері планети K2-18b, що звертається за 33 дні навколо червоного карлика в сузір'ї Лева на відстані 111 світлових років від Сонячної системи, а також в атмосфері HAT-P-26b, яка робить оборот навколо помаранчевого карлика в сузір'ї Діви за чотири з невеликим дні.

Щоб розібратися в питанні походження субнептунів докладніше, Олів'є Мусі (Olivier Mousis) з французького Університету Екс-Марсель і його колеги зіставили дві вже існуючі моделі: модель внутрішньої будови планет земного типу і модель атмосфери, в якій переважає водяний пар. На основі цього вони розробили модель, яка пояснює походження субнептунів і суперземель.

Вчені припустили, що планетезимали, з яких сформувалися невеликі планети, народилися в холодних регіонах протопланетних дисків, і тому містили значну кількість водяного льоду. Надалі ці тіла мігрували у внутрішню, що знаходиться ближче до батьківської зірки, область диска. Дослідники зазначають, що в Сонячній системі широко поширені тіла, що містять воду - наприклад, Європа, Титан, Енцелад, Плутон - а ті планетезімалі, з яких сформувалися Нептун і Уран, теж, швидше за все, були насичені водою.

Перебуваючи поруч з сильним джерелом випромінювання - зіркою - і відчуваючи парниковий ефект в атмосфері, багаті водою невеликі планети можуть сформувати сильно роздуту гідросферу в надкритичному стані, в якому зникають відмінності між рідкою і газовою фазою, в результаті їх радіус більше, ніж у схожих тіл, які знаходяться далі від зірки і бідні водою. Цікаво, що екзопланети, які точно відповідають масі і радіусу Нептуна, згідно з розробленою моделлю можуть бути співвіднесені з океанічними планетами, які містять до 70 відсотків води в надкритичному стані - залежно від типу батьківської зірки і відстані від зірки до планети.

Планетологи відзначили, що розроблену ними модель можна вдосконалити, якщо провести більш детальний аналіз атмосфер екзопланет, проте вважають, що наявність субнептунів з гідросферою в надкритичному стані являє собою цікаву альтернативу існуючій концепції, в якій один одному протиставлені планети земного типу і планети-гіганти, багаті воднем і гелієм.

Раніше ми розповідали про те, як астрономи виявили «неправильний» субнептун і про те, як молодий гарячий нептун мігрував ближче до своєї зірки.