Между гигантами и карликами: почему астрономы не находят экзопланет среднего размера?

За пределами нашей солнечной системы существуют далекие планеты, которые еще называют экзопланетами. Это могут быть газовые гиганты вроде Юпитера, скалистые шары размером с Землю или даже «пухлые» объекты с плотностью сахарной ваты. В НАСА подсчитали, что существует больше пяти тысяч экзопланет, и многие из них теоретически должны быть примерно в полтора-два раза больше нашей Земли, но космических тел именно с такими габаритами не найти.

Как объясняют астрофизики в пресс-релизе, это происходит потому, что некоторые субнептуны (планеты, объем которых больше земного, а масса меньше; их еще называют газовыми карликами) сжимаются. Они теряют свою атмосферу и ускоряются, преодолевая разницу в размерах, пока не станут такими же маленькими, как суперземли. А сжимаются они из-за того, что излучение из ядер планет выталкивает их атмосферы в космос.

Сжимающимся экзопланетам может не хватать массы (и, следовательно, гравитации), чтобы удерживать свою атмосферу в плотном виде. Однако точный механизм потери атмосферы остается неясным. Новое исследование поддерживает гипотезу, которую ученые называют «потерей массы за счет энергии ядра». Согласно ей, ядро планеты испускает излучение, которая выталкивает ее атмосферу снизу, и это со временем приводит к ее отделению от планеты.

Есть и другая гипотеза. Она называется фотоиспарением и утверждает, что атмосфера планеты рассеивается под действием излучения родительской звезды. Но считается, что фотоиспарение происходит к тому времени, когда планете исполнится сто миллионов лет, а потеря массы за счет энергии ядра может произойти ближе к «миллиардному дню рождения» планеты.

Чтобы проверить две эти гипотезы, ученые изучили данные космического телескопа НАСА «Кеплер». Исследовав звездные скопления возрастом более ста миллионов лет, астрономы обнаружили, что большинство планет сохранили свою атмосферу. И это говорит о том, что наиболее вероятная причина возможной потери атмосферы — потеря массы за счет энергии ядра. В то же время исследователи не исключают, что в уменьшении планет могут быть задействованы оба процесса одновременно.

При этом раньше ученые доказали, что экзопланеты размером в четыре-шесть раз больше Земли могут быть пригодны для жизни.