space

В нашей галактике может быть множество экзопланет с гелиевыми небесами

Согласно предположениям ученых, инопланетные миры с гелиевыми небесами могут быть вполне заурядным явлением во Вселенной. Одна из таких богатых гелием экзопланет обнаружена на расстоянии примерно 33 световых лет от Земли.

За последние двадцать лет или около того астрономы подтвердили существование более 1800 планет за пределами Солнечной системы. Среди них есть странные миры, называемые теплыми нептунами. Это планеты, которые в 10-20 раз тяжелее Земли, имеют массу, приблизительно равную массе «холодного Нептуна», такого как Уран и собственно Нептун, но расположенные близко к своей звезде, ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу. Теплые нептуны могут нагреваться до чудовищных температур в +725 °C и обращаются вокруг своих звезд всего за один-два дня.

Астрономы предполагали, что у экзопланет размером с Нептун над каменистой или жидкой поверхностью должна быть атмосфера, в которой преобладают водород и гелий, так же как на гигантских планетах нашей Солнечной системы. Однако планетолог Ренью Ху из Лаборатории реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL, Пасадена, Калифорния) и его коллеги пришли к выводу, что теплые нептуны находятся настолько близко к своим светилам, что излучение звезды может радикальным образом изменить состав их атмосферы.

Исследователи установили, что теплые нептуны нередко могут обладать атмосферой, насыщенной гелием. «Это должно быть довольно обычным делом», – сказал Ху сайту Space.com.

Высокий уровень жесткого ультрафиолетового излучения, которое теплые нептуны получают от своих звезд, может приводить к вымыванию водорода. «Водород в четыре раза легче гелия, так что он должен постепенно исчезнуть из атмосферы этих планет, в результате чего концентрация гелия будет увеличиваться», – объяснил Ху. По его словам, за более чем 10 миллиардов лет в довольно тонкой атмосфере теплых нептунов стал превалировать гелий. (Для сравнения: возраст Земли составляет примерно 4,5 миллиарда лет).

Один из признаков, по которым можно было бы опознать такую планету, – цвет ее неба. У Нептуна оно сияет голубой лазурью по причине метана. Но дефицит водорода в мирах с гелиевой атмосферой может означать, что метан, который состоит из атома углерода и четырех атомов водорода, должен быть редким веществом, тогда как монооксид и диоксид углерода, состоящие из углерода и кислорода, должны встречаться значительно чаще. Планета с гелиевым небом должна иметь серый или белый цвет, полагают ученые.

Такой богатой гелием планетой может быть теплый нептун под названием GJ 436b, в котором наблюдается особо низкий уровень метана. С помощью космического телескопа NASA Spitzer удалось установить, что в атмосфере планеты GJ 436b, которая находится на расстоянии около 33 световых лет от Земли, наблюдается много и монооксида углерода.

Миры с гелиевыми небесами выделяются еще по ряду признаков. Например, атмосфера, богатая гелием, должна быть более пышной, чем состоящая из диоксида углерода или азота, потому что гелий легче этих газов, «и эта особенность делает гелиевую атмосферу лучше наблюдаемой», сказал Ху.

Кроме того, поскольку гелий нагревается легче, чем водород, на богатых гелием планетах, на той их стороне, которая обращена к звезде, должно иметься горячее пятно, и это более вероятно, чем на планетах с атмосферой преимущественно водородной.

При дальнейших исследованиях ученые смогут задействовать космический телескоп NASA Hubble, чтобы поискать и другие теплые нептуны с монооксидом или диоксидом углерода в атмосфере. А космический телескоп NASA James Webb, который скоро будет введен в эксплуатацию, сможет непосредственно находить гелий в атмосферах таких планет.

«Где-то там существуют любые планеты, которые мы только можем себе вообразить, если их существование, конечно, не противоречит законам физики и химии, – добавила соавтор исследования Сара Сигер из Массачусетского технологического института. – Планеты так удивительно различаются по своим массам, размерам и орбитам, что мы полагаем, такое разнообразие распространяется и на атмосферы экзопланет».
Ху, Сигер и их коллега Юк Юнг из Лаборатории реактивного движения подробно описали свою работу в номере Astrophysical Journal за 24 июня.

Поделиться с друзьями: