Испарение планеты

Крупная группа исследователей нашла кандидата в экзопланеты, находящегося на расстоянии 1500 световых лет от нас, и, судя по всему, медленно испаряющегося под палящими лучами своего слишком близкого солнца. Длинный и широкий хвост мусора, тянущийся за объектом наподобие хвоста поистине гигантской кометы, может рассказать историю исчезновения планеты. Эта планета, которая должна быть очень маленькой – не больше, чем Меркурий (напомним, что Меркурий меньше нескольких спутников газовых гигантов Солнечной системы), и она должна полностью исчезнуть всего за 100 миллионов лет.

В первую очередь, был определен период обращения экзопланеты вокруг ее звезды – он составил всего 15 часов, один из самых маленьких из известных на сегодняшний день. Столь малый орбитальный период означает чрезвычайно малую большую полуось орбиты. Поэтому поверхность ее нагревается лучами оранжевого светила до температуры в 2000 градусов Цельсия. Каменные материалы поверхности планеты при таких условиях плавятся и затем испаряются, образуя быстрые ветры, уносящие газ и пыль в космос. Плотное облако этого потерянного материала и следует за планетой по орбите.

«Мы считаем, что эта пыль состоит из частиц субмикронного размера, – говорит один из авторов исследования Сол Рапапорт, профессор физики Массачусетского технологического института. – Наблюдение ее оказалось бы подобным наблюдению смога крупного города».

Неудивительно, что экзопланета была найдена по данным Кеплера, космического телескопа, подавляющая часть наблюдательного времени которого отводится на поиски далеких планет. При этом используется основная методика поиска на сегодняшний день – метод прохода, при котором наблюдается яркость звезды. В случае периодического затемнения (еле заметного) звезды можно заключить, что около нее обращается планета, которая и закрывает незначительную часть диска звезды. Недостатком этого метода служит ограничение на небольшие орбитальные периоды планет, так как она должна пройти несколько раз перед своей звездой. В случае Кеплера необходимо получить три последовательных затемнения, что заключить, что у звезды, скорее всего, есть планета. С учетом времени работы телескопа, Землю нам найти пока бы не удалось.

Чехарда с освещением

В случае рассматриваемой звезды, KIC 12557548, наблюдались особенно интересные изменения яркости звезды. При изучении кривой яркости звезды оказалось, что она падает каждые 15 часов, но при этом каждый раз на разную величину.

Было рассмотрено несколько объяснений этому феномену. Основным было предположение, что система из двух планет, обращающаяся вокруг общего центра масс, который, в свою очередь, обращается вокруг звезды, приводит к такому эффекту. Каждый раз, проходя перед звездой (с точки зрения наблюдателя на Земле), эти две планеты имели разную ориентацию. Однако эта гипотеза в конце концов эта гипотеза была отброшена, так как период обращения двойной системы планет должен был бы быть менее 15 часов, что невозможно. Кроме того, для блокирования разного количества света, эта двойная система должна быть очень специфичной: плоскость обращения планет должна содержать линию наблюдения Земля-звезда, чтобы планеты могли иметь разный угловой размер. Иначе они бы каждый раз закрывали одну и ту же площадь диска звезды. Либо их взаимная орбита должна быть такова, что одна из планет не всегда закрывает звезду, но тогда было бы лишь три варианта понижения яркости: первая планета, вторая планета и обе.

Пыльная работа

Когда все «нормальные» идеи были рассмотрены и отброшены, остался один вариант – планета – все же одно тело, но само оно меняется. «Не знаю, как мы до такого додумались, – говорит Рапапорт. – Но это было что-то, фундаментально новое. Вместо твердого тела это оказалась пыль, истекающая из нее».

Рапапорт и его коллеги изучили несколько способов создания пыли на планете и ее сдувания в космос. В первую очередь, они пришли к выводу о слабости гравитационного поля планеты – например, как у Меркурия – которое позволяет газу и пыли преодолевать притяжение планеты. Кроме того, такая планета должна быть очень горячей – до 2000 градусов Цельсия. Вообще, меняя силу гравитации планеты (потенциальная энергия) и температуру поверхности (кинетическая энергия частиц), можно добиться одинакового результата.

Относительно происхождения пыли могут быть две возможности. Она может извергаться вулканами или образовываться прямо на поверхности в результате испарения тяжелых соединений, в том числе камней и металлов, затем связывающихся в крохотные комочки пыли. В любом случае, интенсивность образования и потери материала вполне может объяснить наблюдательные данные Кеплера. Но если это так, что менее чем через 100 миллионов лет планета полностью исчезнет. Была создана математическая модель планеты и ее хвоста, обращающихся вокруг звезды. Как и ожидалось, плотность пыли убывала по мере удаления от планеты, а при правильном подборе параметров модели оказалось возможным очень точно описать кривые яркости звезды, наблюдавшиеся Кеплером. «Сейчас мы очень довольны асимметричностью профиля затемнения, – говорит Рапапорт. – Поначалу мы не понимали полученное. Но когда мы разработали нашу теорию, нам стало понятно, что хвост прост должен быть. Если это не так – что ж, мы ошиблись». Внешнее мнение об исследовании высказывает Дэн Фабрики: «Это может быть еще один путь, приводящий планету к гибели. Многие исследователи пришли к выводу, что планеты – не вечные создания, их смерти могут быть очень удивительны, и теперь перед нами сценарий полного испарения планеты».