Планетарные аномалии: Разности и странности

Сразу два свежих исследования, посвященных изучению экзопланет, вызвали большой интерес специалистов.

Первое, проведенное канадскими астрономами во главе с Кристианом Мару (Christian Marois), было проведено в расположенной на Гавайях обсерватории Keck и позволило обнаружить уже четвертую планету в системе звезды HR 8799, которая находится примерно в 129 световых годах от Земли.

Планета HR 8799e оказалась настоящим великаном, газовым гигантом наподобие Юпитера, но вдесятеро тяжелее его – как, кстати, и три остальные известные нам планеты этой системы, которые были обнаружены тем же Кристианом Маару два года назад. Однако именно эта оказалась особенно интересной. Она расположена довольно близко к своей звезде – на расстоянии 14,5 а.е. (т.е. в 14,5 раз дальше, чем Земля от Солнца; для сравнения, Сатурн вращается от Солнца на расстоянии 9,5 а.е., а Уран – 19,6 а.е.). Прочие планеты этой системы находятся куда дальше, на 24, 38 и 68 а.е. И эта особенная близость HR 8799e к своей звезде ставит важный вопрос о ее происхождении: на таком расстоянии от массивной, насколько мы можем сказать, газовый гигант сформироваться неспособен.

Сегодняшние теории предполагают два возможных пути образования газовых планет. Первый состоит в том, что сперва в газопылевом облаке появляются небольшие более плотные «сгустки», которые, эволюционируя миллионы лет, вырастают в огромные тела, все сжимаясь, и в конце концов формируют твердое ядро будущей планеты, активно притягивая новую материю, которая образует внешние слои газа. По второй версии все занимает куда меньший срок, порядка десятков тысяч лет, во время которых первоначальные плотные «сгустки» сливаются вместе, непосредственно образуя газовую планету.

Ни та, ни другая гипотеза не объясняет все четыре случая газовых планет в системе HR 8799. Модели, построенные на основе первой из них, не приводят к появлению внешних трех: на таком расстоянии от звезды материи слишком мало, чтобы твердое ядро могло медленно набрать колоссальные объемы газовых оболочек.

Зато вторая версия не может справиться со внутренней, недавно открытой планетой. Находящаяся так близко от звезды часть первоначального газопылевого облака должна была бы быть слишком раскалена и слишком быстро вращаться, вообще не позволяя сформироваться «сгусткам»-зародышам планеты.

Несмотря на это, сам Кристиан Мару уверен, что механизм должен быть единым для всех четырех планет системы. По его словам, их близкие массы и тот факт, что все они связаны орбитальным резонансом (т.е. периоды их обращения вокруг звезды относятся друг к другу, как небольшие натуральные числа), означает, что сформировались они в одно время – и, возможно, лишь впоследствии мигрировали, заняв свои теперешние положения в системе. С этой версией согласны далеко не все. Работающий в Швеции специалист в области планетообразования Мелвин Дэвис (Melvyn Davies) не склонен полагать, что планеты могли мигрировать после образования. Впрочем, этим недавние загадки только начинаются.

Новая проблема, вставшая перед планетологами, вырастает из исследования принстонского астронома Никку Мадхусудхана

http://www.astro.princeton.edu/~nmadhu/Nikku_Madhusudhan/Home.html

 (Nikku Madhusudhan), которое было посвящено уже знакомой нам экзопланете WASP 12b (мы писали об ее печальной судьбе в заметке «Гибель гиганта»).

Напомним, что планета эта также относится к классу газовых гигантов, находится в 870 световых годах, почти вдвое тяжелее Юпитера и вшестеро крупнее его по объему. Так вот, в своей работе Мадхусудхан изучил состав газовой атмосферы WASP 12b и показал, что она исключительно богата углеродом, а не кислородом, как это должно бы быть для подобной планеты.

По мнению ученого, причина этому кроется глубоко в недрах WASP 12b, в ее твердом ядре, которое построено, в основном, не из кремния, как у Земли, а из углерода. По поэтическому выражению Мадхусудхана, там, на глубине, вздымаются бриллиантовые и графитовые горы, над которыми клубится метановый пар.

Пока провести какие-то сравнения WASP 12b с другими схожими планетами не представляется возможным. Мы слишком мало знаем о том, как ведут себя и в каких количествах присутствуют кислород и углерод даже на газовых гигантах Солнечной системы. Единственный доступный нам аналог – Юпитер, но и для Юпитера таких данных нет, и как их получить, совершенно непонятно. Дело в том, что для подобных исследований применяются спектроскопические наблюдения, но львиная доля кислорода на Юпитере существует в молекулах воды. А планета слишком холодна, вода из атмосферы конденсируется и падает в глубинные слои, делаясь недоступной для прямых наблюдений.