Среди множества открытых экзопланет и кандидатов в них в самых-самых ходят тела относительно небольших размеров и со средней плотностью, превышающей (!) показатель чистого железа. Природа их, исходя из существующих теорий образования планет, не то что неясна, но и попросту загадочна. К примеру, плотность экзопланеты CoRoT-7 b оценивается в 10,4 ± 1,8 г/см³ — будто это чистое серебро (что, напомним, значительно тяжелее железа или меди).
Земля, CoRoT-7 b и Нептун с соблюдением масштаба. CoRoT-7 b в 8 раз тяжелее Земли и всего вдвое легче Нептуна, колоссально превосходящего экзопланету по объёму. (Иллюстрация Wikimedia Commons.)Как предположил Оливье Грассе (
У этой концепции есть несколько проблем. В частности, симуляции процесса испарения газов с планет-гигантов показывают, что для полной потери лёгких веществ нужно колоссальное время, сопоставимое со сроками существования систем. Иными словами, многие «горячие Юпитеры» и прочие тела в том же роде просто не должны успеть потерять волатильные вещества внешних слоёв.
Газовый гигант, конечно, может потерять свою оболочку, подойдя слишком близко к светилу, но этот процесс вряд ли объясняет рождение сверхплотных «суперземель»: слишком уж он медленный. (Илл. NASA, ESA / C.Carreau.)Чтобы проверить гипотезу, исследователи создали компьютерную модель, анализирующую сценарий потери лёгких газов. Выяснилось, что длительная потеря массы никак не объясняет существования сверхплотных планет. Дело в том, что, хотя ядро того же Юпитера или Сатурна чрезвычайно плотное, таковым оно остаётся только тогда, когда на него «давят» 500 гигапаскалей массы основной части планеты, её колоссальной атмосферы и нижних слоёв. Если же на протяжении миллиардов лет это давление постепенно падает (как итог испарения газов), ядро перестаёт удерживаться колоссальным давлением и «расслабляется», увеличившись в объеме и снизив плотность.
А вот если срыв газов случится за очень короткое по геологическим меркам время, то от планеты-гиганта останется нечто вроде «суперземли», только чудовищно плотной. При этом в дальнейшем снижение плотности такого «огрызка» бывшего газового гиганта почти не происходит.
Как же быть с тем, что все модели, анализирующие испарение, показывают весьма умеренные темпы потери газовой оболочки? Здесь, разумеется, возможны варианты, ибо пока наука слишком мало знает о недрах планет-гигантов. Одним из сценариев сверхбыстрой потери газовый оболочки может быть, например, катастрофическое столкновение гиганта с другой экзопланетой сходных габаритов. В этом случае потеря атмосферы может быть чрезвычайно быстрой, а то, что такие события не исключены, подтверждает присутствие в нашем небе Луны, являющейся реликтом сходной коллизии между Землёй и неким планетарным телом из ранней Солнечной системы.
Итоги исследования были представлены на прошлой неделе на собрании
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА