За последние годы астрономы открыли тысячи экзопланет, обращающихся вокруг других звёзд. Эти открытия показали, что планетные системы во Вселенной намного разнообразнее, чем считалось раньше. Однако среди огромного количества обнаруженных миров исследователи заметили необычную закономерность: существует диапазон размеров, в котором планеты встречаются удивительно редко.
Это явление получило название «долина радиусов» и стало одной из самых интригующих загадок современной планетологии. Для её изучения предложена специальная космическая миссия EVE, которая должна помочь понять, почему природа словно избегает создания планет определённого размера.
Что такое «долина радиусов»
Когда астрономы начали систематически измерять размеры экзопланет, они обнаружили неожиданное распределение.
Оказалось, что существует множество сравнительно небольших каменистых миров, немного превосходящих Землю по размеру, а также большое количество более крупных объектов с толстыми газовыми оболочками. Но между этими двумя группами наблюдается своеобразный «провал»: планет промежуточных размеров значительно меньше, чем ожидалось.
Именно этот дефицит и получил название «долины радиусов».
Почему открытие оказалось неожиданным
Если бы размеры планет распределялись случайным образом, между маленькими и большими мирами существовало бы плавное разнообразие объектов.
Однако реальные наблюдения показали наличие двух отчётливо выраженных популяций и сравнительно малого числа промежуточных вариантов.
Это говорит о том, что в процессе формирования или дальнейшей эволюции планет действует какой-то механизм, который разделяет их на две основные категории.
Две основные группы экзопланет
Первая группа включает преимущественно плотные каменистые миры, по строению напоминающие Землю или Венеру.
Вторая состоит из так называемых мини-нептунов — объектов, обладающих сравнительно небольшими твёрдыми ядрами, но окружённых мощными оболочками из лёгких газов.
Из-за наличия такой атмосферы их размеры значительно увеличиваются, хотя масса может отличаться не столь сильно.
Главный вопрос заключается в том, каким образом планеты оказываются по одну или другую сторону «долины».
Возможное объяснение — потеря атмосферы
Одна из наиболее популярных гипотез предполагает, что многие молодые планеты первоначально формируются с газовыми оболочками.
Если они находятся близко к своей звезде, интенсивное излучение постепенно нагревает верхние слои атмосферы, и лёгкие газы начинают уходить в космос.
Со временем часть объектов практически полностью теряет газовую оболочку и превращается в компактные каменистые планеты. Другие сохраняют значительную часть атмосферы и остаются мини-нептунами.
В результате между двумя типами образуется статистический разрыв.
Звезда играет решающую роль
Количество энергии, которое получает планета, зависит прежде всего от расстояния до звезды и характеристик самого светила.
Молодые активные звёзды способны испускать мощное ультрафиолетовое и рентгеновское излучение, особенно эффективно разрушающее атмосферы близко расположенных миров.
Поэтому изучение самих звёзд становится не менее важным, чем исследование их планет.
Именно этим займётся миссия EVE
Предлагаемая миссия EVE разработана с целью более глубокого изучения взаимодействия звёзд и экзопланет.
Основной акцент планируется сделать на измерении высокоэнергетического излучения, которое оказывает непосредственное влияние на атмосферную эволюцию планет.
Полученные данные помогут определить, насколько быстро различные миры теряют свои газовые оболочки и действительно ли этот процесс способен объяснить существование «долины радиусов».
Почему изучение атмосфер так важно
Атмосфера влияет практически на все характеристики планеты.
Она определяет температуру поверхности, участвует в климатических процессах, защищает от космического излучения и создаёт условия для возможного существования жидкой воды.
Если молодые миры массово теряют свои атмосферы, это не только меняет их размеры, но и напрямую влияет на потенциальную пригодность для жизни.
Поэтому понимание механизмов атмосферной эволюции имеет большое значение для поиска обитаемых планет.
Загадка связана с происхождением Земли
Хотя Земля находится в Солнечной системе, а не у далёкой звезды, понимание процессов потери атмосфер помогает лучше реконструировать историю и нашего собственного мира.
Учёные изучают, каким образом планеты удерживают или теряют летучие вещества, как формируются современные атмосферы и какие факторы делают их устойчивыми на протяжении миллиардов лет.
Ответы на эти вопросы помогают оценить уникальность Земли и вероятность существования похожих миров в Галактике.
Новые технологии открывают дополнительные возможности
Современные космические телескопы позволяют обнаруживать экзопланеты тысячами, но далеко не всегда дают полное представление о физических процессах, происходящих в их атмосферах.
Специализированные миссии, подобные EVE, должны дополнить уже существующие наблюдения, сосредоточившись на свойствах звёздного излучения и его воздействии на окружающие планеты.
Такой подход позволит перейти от простой регистрации новых миров к пониманию их долгосрочной эволюции.
«Долина радиусов» — ключ к классификации экзопланет
Если исследователям удастся окончательно объяснить происхождение этого явления, они смогут гораздо точнее классифицировать обнаруженные планеты и предсказывать их внутреннее строение.
Вместо разрозненного набора объектов астрономы получат стройную картину, объясняющую, почему одни миры остаются компактными и каменистыми, а другие превращаются в газовые мини-нептуны.
Это также поможет оценивать вероятность существования плотной атмосферы у недавно открытых экзопланет.
Шаг к пониманию разнообразия миров во Вселенной
Предлагаемая миссия EVE направлена на решение одной из самых интересных проблем современной астрономии. Исследуя влияние звёздного излучения на атмосферы экзопланет, учёные рассчитывают выяснить, почему между двумя распространёнными типами миров существует загадочный дефицит объектов промежуточного размера.
Если эта задача будет решена, исследователи смогут значительно глубже понять процессы формирования планет и эволюции их атмосфер. А это, в свою очередь, приблизит науку к ответу на один из важнейших вопросов: насколько часто во Вселенной возникают миры, похожие на Землю, и способны ли они сохранять условия, необходимые для существования жизни.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
