Алмазы вселенского масштаба должны встречаться только в космосе и быть никак не меньше хотя бы небольшой планеты. Предположение о том, что нам известно местонахождение одной из таких планет может оказаться неверным. К такому выводу пришла аспирантка Аризонского университетаДжоанна Теске. Используя находящиеся в открытом доступе наблюдательные данные, Теске проанализировала содержание углерода в звезде планеты. За счет большего объема используемых данных ее вывод о небольшом соотношении между углеродом и кислородом выглядит предпочтительнее ранее опубликованных противоположных результатов. А общие свойства химического состава, такие как соотношение между различными элементами, верное для звезды, во многом верно и для ее планет, в особенности близких к светилу.

«В 2010 году было установлено, что звезда 55 Рака, имеющая пять известных планет, имеет отношения содержания углерода к кислороду больше единицы, – говорит Теске. – Этот вывод воодушевил исследователей, в прошлом году опубликовавших свои соображения относительно замой близкой к звезде планете, сверхземле 55 Рака е. Используя наблюдения [для определения] массы и размеров планеты, и предполагаю у нее совпадающее со звездой отношение углерода к кислороду, можно было заключить, что планета очень богата углеродом. Однако наши данные указывают на то, что это не так. Просто потому, что сама звезда не так уж богата кислородом».

Ситуация, вырисовывавшаяся для 55 Рака была разительно отличной от того, что мы наблюдаем в Солнечной системе. Большая часть планет нашей системы имеет значительные запасы кислорода и немного углерода, тогда как в 55 Рака мы столкнулись бы с планетами, основанными на углероде. «Солнце имеет всего лишь половину углерода по сравнению с кислородом, так что любая планета с отношением больше половины и уж тем более больше единицы – уникальный мир, достойный пристального изучения», – говорит Теске. Неудивительно, что для работы в аспирантуре она выбрала 55 Рака е. Анализ 2010 года указывал на планету с твердым алмазным ядром и графитовой корой. Однако исследование Теске ставит это предположение под сомнение. Зонд, который вооружится дрелью и отправится на расстояние 40 световых лет добывать алмазы, вряд ли преуспеет. Переоценка содержания углерода в 55 Рака указывает на превосходство кислорода на четверть. Выходит, что, хотя 55 Рака е не может оказаться алмазом, это отношение все еще делает систему интересной, оставляя оценку отношения между первым вариантом и текущим состоянием Солнца.

«Теоретически, 55 Рака е все же может иметь высокое отношение углерода к кислороду, необходимое для алмазной планеты, но ее звезда его точно не имеет, – говорит Теске. – Измерения, проведенные для планеты и указывающие на ее алмазное состояние, остаются верными – масса и размер планеты таковы, что при богатстве углеродом она будет алмазом. Но для звезды старые выводы более не верны». Сверхземля 55 Рака е примерно в два раза больше и восемь раз тяжелее Земли. Тем не менее, это наименьшая из планет системы. Планета имеет очень низкую орбиту, ее период обращения составляет всего 18 часов. «Для твердых планет вроде 55 Рака е можно измерить размер и массу, определив плотность и, используя простые физические законы, также наиболее вероятные варианты ее химического состава. Мы знаем, что значительная часть планеты каменная, а об атмосфере не знаем ничего».

Тем не менее, именно атмосфера планеты позволила Теске сделать новые выводы о химическом составе планеты. В предшествующем исследовании изучалась спектральная функция излучения звезды при проходе перед ней планеты. При этом часть света звезды проходит сквозь атмосферу планеты и, в зависимости от ее химического состава (который связан с составом самой планеты), на некоторых длинах волн излучение ослабляется сильнее. В прошлом исследовании изучались наиболее распространенные в таких исследованиях линии поглощения, ведь о планете и звезде было известно мало, и трудно было сделать какие-то предположения ля изучения отдельных особенностей. «Вместо того, чтобы использовать те же линии поглощения, что и раньше, мы обратились к большему числу линий поглощения кислорода и углерода, – говорит Теске. – Наши исследования показали, что из-за малой температуры и повышенного содержания тяжелых элементов в 55 Рака единственная стандартная линия поглощения кислорода, которая раньше и использовалась, может привести к серьезным ошибкам. Рассмотрение усредненного по разным длинам волн результата содержания кислорода в атмосфере планеты дает намного более надежный результат».

Впрочем, звезда все еще может быть очень богата углеродом, несмотря на уменьшение его содержания в планете. Принято считать, что химический состав звезды и ее планет в целом похож, так как все эти тела образуются из одного диска пыли и газа. Однако этот вывод может быть неполным, так как основан на анализе небольшого числа планетных систем, из которых только одна – Солнечная система – хорошо изучена. Нельзя быть уверенным, что сделанные для нашей системы вводы можно переносить на другие планетные системы. Например, в Солнечной системе небольшие планеты обращаются ближе к звезде, чем газовые гиганты. Вместе с тем огромное число открываемых систем противоположно в этом отношении – в них газовые гиганты обращаются даже ближе к звезде, чем Меркурий к Солнцу. Слишком много процессов протекает в протопланетных дисках, и о большей части мы не имеем представления.

«Химический состав планет и звезд не всегда одинаков, – говорит Теске. – В протопланетном диске могут образоваться места, где скопилось особенно много воды, и тогда планета будет богата кислородом. В некоторых местах вода может замерзнуть, тогда как углеродные соединения – нет, и тогда этот элемент получит преимущество. В зависимости от того, где в протопланетном диске родилась 55 Рака е, мы получим разное отличие в ее соотношении углерода к кислороду по сравнению со звездой. Оно может быть как выше, так и ниже, но скорее всего, эта планета не является огромным алмазом».