Мини-Нептуны и суперземли, размер которых в четыре раза превышает нашу, являются наиболее распространенными экзопланетами, вращающимися вокруг звезд за пределами нашей солнечной системы. До сих пор суперземли считались скалистыми ядрами мини-Нептунов, чьи газовые атмосферы были унесены ветром. В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal , астрономы из Университета Макгилла показывают, что некоторые из этих экзопланет изначально никогда не имели газовой атмосферы, что проливает новый свет на их загадочное происхождение.
Из наблюдений мы знаем, что от 30 до 50 процентов родительских звезд имеют суперземли или мини-Нептуны, и эти две популяции появляются примерно в равных пропорциях. Но откуда они взялись?
Одна из теорий состоит в том, что большинство экзопланет рождаются в виде мини-Нептунов, но некоторые из них лишены газовых оболочек из-за излучения звезд-хозяев, оставляя после себя только плотное каменистое ядро. Эта теория предсказывает, что в нашей Галактике очень мало экзопланет размером с Землю и меньших размеров, известных как Земля и мини-Земля. Однако недавние наблюдения показывают, что это может быть не так.
Чтобы узнать больше, астрономы использовали моделирование, чтобы проследить эволюцию этих загадочных экзопланет. В модели использовались термодинамические расчеты, основанные на том, насколько массивны их скалистые ядра, как далеко они находятся от своих звезд и насколько горячий окружающий газ.
Как рождаются мини-Нептуны и суперземли?
Вопреки предыдущим теориям, новое исследование показывает, что некоторые экзопланеты никогда не могут создавать газообразную атмосферу.
Полученные данные свидетельствуют о том, что не все суперземли являются остатками мини-Нептунов. Скорее, экзопланеты были сформированы одним распределением камней, рожденных во вращающемся диске из газа и пыли вокруг родительских звезд.
Считается, что планеты образуются во вращающемся диске из газа и пыли вокруг звезд. Камни размером больше Луны обладают достаточным гравитационным притяжением, чтобы притягивать окружающий газ и образовывать оболочку вокруг своего ядра. Со временем эта газовая оболочка остывает и сжимается, создавая пространство для втягивания большего количества окружающего газа и заставляя экзопланету расти. Как только вся оболочка остынет до той же температуры, что и окружающий туман туманности, оболочка больше не сможет сжиматься и рост прекратится.
Для ядер меньшего размера эта оболочка крошечная, поэтому они остаются скалистыми экзопланетами. Разница между суперземлями и мини-Нептунами заключается в способности этих пород расти и удерживать газовые оболочки.