Начнем с изучения экзопланет. Астрономы открывают все более и более легкие планеты, постепенно приближаясь к массам порядка земной. Рекорд 2009 г.
принадлежит
233
планете в системе GJ 581 (
arXiv: 0906.2780
234
). Нижняя граница ее массы составляет 1,9 земной. Но это лишь граница, реально планета может быть несколько тяжелее. Такие объекты называют «суперземлями».
Соотношение масс и радиусов для разных составов планет (силикаты, железо, лед). Показаны положения Урана (U), Нептуна (N) и планеты GJ 436. Красным показано измерение радиуса для CoRoT-7b. Линия обрывается на вернем пределе на массу для этой планеты (из статьи arXiv: 0908.0241)
Измерить некоторые параметры экзопланеты нелегко. Есть лишь одна ситуация, когда задача упрощается, — если мы можем наблюдать прохождения планеты по диску звезды. В 2009 г. были открыты две интересные транзитные суперземли. Первыми успеха добились ученые из группы CoRoT (
arXiv: 0908.0241
235
). Планета CoRoT-7b — это вообще первая открытая транзитная суперземля. Ее масса составляет около 10–20 земных. Немало. Но зато это первая суперземля с измеренным радиусом. Он равен 1,7 земного. Определение радиуса при известной массе дает нам плотность. Можно сделать вывод, что планета составлена в основном из горных пород. Правда, она находится слишком близко к своей звезде, поэтому вряд ли можно говорить о наличии там привычной для нас жизни.
Массы и радиусы разных планет. Красным кружком обозначена транзитная суперземля GJ 1214b. Черные ромбы показывают планеты Солнечной системы. Кривые соответствуют разным составам планет. GJ 1214b лежит выше «водяных» планет (пунктирная и штриховая кривые). Это значит, что там заведомо есть газовая оболочка (из статьи arXiv: 0912.3229)
Другая интересная транзитная экзопланета, открытая в 2009 г. (
arXiv: 0912.3229
236
), — это GJ 1214b. Ее масса — 6,55 земной. Существенно то, что она вращается вокруг маломассивной и близкой звезды. Все это позволяет довольно детально ее исследовать.
Наконец, последний экзопланетный результат, на который мы хотим обратить ваше внимание, связан с планетой WASP-17b (
arXiv: 0908.1553
237
). Сейчас, когда еще нельзя вести речь о полноценных поисках «двойников» Земли или же явных следов жизни на экзопланетах, важнейшей задачей считается изучение процессов формирования и эволюции планетных систем. Для этого нужно не просто «ставить рекорды» и уменьшать максимальную массу «горячих суперземель», а, например, отыскивать какие-либо необычные объекты, не укладывающиеся в стандартные сценарии рождения планет.
И вот планета WASP-17b как раз обладает двумя интересными особенностями. Прежде всего, она имеет очень малую плотность — около 10% плотности Юпитера. Это объясняют тем, что эта планета сильно разогревается приливными силами. Вторая особенность WASP-17b связана со свойствами ее орбиты. Согласно общепринятым теориям, планеты образуются из вращающегося протопланетного облака. Разумеется, направление вращения «готовых» планет вокруг звезды должно в таком случае совпадать с направлением вращения самой звезды. Но в случае WASP-17b есть серьезные основания полагать, что она крутится в противоположную сторону!
Планеты на плоскости радиус — масса. Линии соответствуют разным плотностям (в долях плотности Юпитера). Синий, зеленый и фиолетовый значки соответствуют данным по WASP-17b. Синий является наиболее вероятным. Видно, что планета имеет рекордно низкую плотность (из статьи arXiv: 0908.1553)
Как же такое могло получиться? По всей видимости, нельзя обойтись без предположения, что WASP-17b когда-то интенсивно взаимодействовала с каким-то массивным телом. Полагают, что «горячие юпитеры» образовывались на расстояниях порядка 3 астрономических единиц (около полумиллиарда километров) от своих звезд, а потом мигрировали на близкие орбиты. Так вот, в случае WASP-17b комбинация интенсивного взаимодействия с планетой-гигантом и последующей миграции, действия механизма Козаи (Kozai) и приливной циркуляризации орбиты могла привести к тому, что мы наблюдаем.
