Группа астрономов допустила, что во Вселенной существует еще один тип экзопланет — «глазное яблоко», которое не крутится вокруг своей оси и находится всегда одной стороной к материнской звезде. Ученые пока лишь математически рассчитали возможное существование таких планет, однако этот тип уже достаточно подробно расписан. «Хайтек» рассказывает, чем интересен гипотетический тип экзопланет в форме глазного яблока и какие еще существуют виды планет.
«Глазное яблоко»? Это как?
Обычно планеты вращаются вокруг материнской звезды и вокруг своей оси. Разные планеты даже в Солнечной системе имеют разные временные промежутки вращения вокруг своей оси — например, сутки на Меркурии длятся около 50 дней, на Земле — 24 часа, на Марсе — как и у нас, а на Юпитере — всего 9 часов.
При этом существует явление приливной блокировки, когда орбитальное тело вращается с такой же скоростью, с которой движется по своей орбите. Это вызывает эффект, при котором планета находится по отношению к звезде всегда только одной стороной, а другой — в обратную сторону. Самый яркий пример этого явления — Луна, у которой мы видим всегда только одну сторону.
Дневная сторона таких экзопланет очень сильно отличается от ночной, считают ученые. В зависимости от того, насколько близко планета находится к своей звезде, одна ее сторона может быть сухой и очень жаркой, поскольку вся вода испаряется от сильного влияния звезды, а на другой половине может находиться гигантская ледяная шапка.
Между этими достаточно разными сторонами находится ледяное кольцо с нейтральной температурой. Гипотетически эти зоны на таких экзопланетах могут быть обитаемы — в вечных сумерках, с водой из тающих ледников, позволяющей создать плодородный регион, где может существовать растительность.
Согласно гипотезе астронома Шона Рэймонда, дневная сторона может быть не сухой и каменистой, а жидкой или даже ледяной, поскольку экзопланеты «глазные яблоки» могут находиться на разном расстоянии от своих звезд.
Раскаленные глазные яблоки и полностью ледяные такие экзопланеты — это всё же крайние случаи. Но любая планета, которая приливно привязана к своей звезде, вероятно, будет сильно отличаться на дневной и ночной сторонах. Различия могут исходить в том числе от облаков, сгруппированных в определенных областях — например, от таяния льдов только на одной стороне.
Шон Реймонд, астроном
Но даже в вечной темноте льды всё равно будут таять, — но уже от давления многокилометрового слоя льда. Это будет заставлять лед скользить к суше, как это происходит с ледниками Земли. Толстая ледяная шапка экзопланеты будет постоянно двигаться на дневную сторону и, вероятно, испаряться там. Это может даже выглядеть, как реки, которые текут из ночной стороны в дневную, и там просто испаряются.
Кроме того, существует опасность для условной жизни на такой планете. В случае, если экзопланета отдалится от звезды, которая создает очень жаркие условия на планете, возможная жизнь может столкнуться с опасностью замерзания всей воды. Если по какой-то причине океан, находящийся на дневной стороне экзопланеты, однажды замерзнет, то вероятность его обратного превращения в жидкую форму практически нулевая, отмечают ученые. Дело в том, что жидкая вода, будучи темной, поглощает практически весь солнечный свет, который на нее попадает. При этом твердый лед отражает свет, поэтому количество энергии, которую поглощает экзопланета, еще сильнее упадет — как и ее температура.
Почему ученые до сих пор не нашли такую экзопланету?
Пока не хватает технических мощностей. Поисками экзопланет в основном занимались телескопы TESS, «Хаббл» и Kepler, при этом «Хаббл» находится на орбите уже 30 лет и половина его техники не работает.
Kepler — космическая обсерватория НАСА, запущенная в 2009 году для поиска экзопланет. До завершения миссии в октябре 2018 года аппарат находился на гелиоцентрической орбите в одной астрономической единице от поверхности Земли. За девять лет работы телескоп обнаружил 2,6 тыс. экзопланет, существование которых подтвердилось, 61 сверхновую звезду, а также предоставил данные о 530,5 тыс. звезд.
В 2021 году на орбиту выведут телескоп JWST («Джеймс Уэбб» — «Хайтек»), который сейчас считается самым инновационным в этой сфере. Диаметр зеркал телескопа Уэбба составляет 6,5 м, тогда как эта часть у телескопа «Хаббл» не превышает 2,4 м. Кроме того, телескоп будет изучать небо не только от ультрафиолетового до ближнего инфракрасного диапазона, но и на более длинных волнах — это позволит ему видеть галактики ранней Вселенной. Возможно, именно JWST сможет найти экзопланеты в виде глазных яблок.
Кроме того, с 2018 года НАСА занимается разработкой еще одного космического телескопа — WFIRST, запуск которого намечен на конец 2020-х годов. Стоимость проекта составляет более $3,5 млрд. WFIRST разрабатывается для выполнения двух задач — он займется поиском ранее неизвестных экзопланет методом гравитационного микролинзирования, а также будет наблюдать за космосом в попытке понять природу темной энергии.
Какими еще бывают экзопланеты?
Сейчас точно известно о существовании 4 160 экзопланет в 3 090 планетных системах, в 676 из которых имеется более одной планеты. Кроме того, у астрономов есть еще несколько тысяч кандидатов в экзопланеты, однако для получения этого статуса им нужна повторная регистрация при помощи наземных телескопов.
Общее количество экзопланет только в Млечном пути оценивается в 100 млрд, из которых до 20 млрд считается землеподобными.
Существует два основных типа экзопланет по аналогии с Солнечной системой — каменные и газовые гиганты. Каждый из этих типов делится еще на десятки подвидов, некоторых из них нет на территории Солнечной системы, например, суперземель — это самый распространенный во Вселенной тип экзопланет.