Мегаземля на фоне родительской звезды и мелкого собрата. Изначально иллюстрация описывала систему Кеплер-10.
Астрономы поставили под сомнение существование так называемых мегаземель — необычайно массивных каменистых экзопланет, которые, по расчетам, должны были бы обзавестись мощной газовой оболочкой. Исследователи предполагают, что некоторые из этих миров лишь кажутся тяжелее, чем есть на самом деле: в измерения может вмешиваться магнитная активность их родительских звезд.
Сейчас мегаземлями принято называть экзопланеты земного типа с массой, превышающей 10 M🜨. Каменистые тела в пределах 4-10 M🜨 считаются суперземлями. Мегаземли иногда называют мини-Нептунами.
Работа Кейси Бринкмана и Николаса Коуэна «Мегаземли — артефакты звездной активности» опубликована на сервере научных препринтов arXiv.
Земля. Кеплер-10 с и Нептун. Планету Кеплер-10 c в 2014 году посчитали мегаземлей, но потом выяснилось, что она ближе к газовым гигантам. Но термин «пошел в народ» именно от нее.Космические тяжеловесы нарушают правила
Ученые считают, что каменистым планетам трудно вырасти намного тяжелее десяти Земель. Когда масса зародыша становится достаточно большой, он должен активно притягивать газ из окружающего протопланетного диска. В результате вместо голого каменистого мира может сформироваться планета с массивной газовой оболочкой.
Однако астрономы обнаружили несколько исключений: плотные планеты, которые, судя по расчетам, превышают предполагаемый предел. Если такие миры действительно существуют, их происхождение потребовало бы необычных сценариев — например, столкновений после исчезновения газового диска или потери оболочки бывшими гигантскими планетами.
Бринкман и Коуэн решили проверить, не скрывается ли разгадка в способе измерения массы. Они отобрали из архива экзопланет NASA объекты размером более четырех земных радиусов, для которых массу определяли методом лучевых скоростей. После исключения ненадежных оценок в выборке осталось 333 планеты.
Зависимость радиусов и масс планет земного типа, изученных в ходе исследования.Звезда колеблется — планета тяжелеет?
Метод лучевых скоростей основан на том, что планета своей гравитацией заставляет материнскую звезду слегка покачиваться. По этим движениям астрономы рассчитывают массу невидимого для нашей техники спутника. Но, как выяснилось, у звезды есть собственные причины для колебаний.
Пятна и яркие области на ее поверхности вращаются вместе со звездой и меняют наблюдаемый сигнал. Магнитная активность создает помехи, которые можно принять за влияние планеты. В результате ее масса в расчетах оказывается завышенной.
Исследователи выделили восемь необычных объектов тяжелее десяти земных масс. Четыре из них — WASP-84 c, TOI-1347 b, TOI-2322 c и HD 63433 b — по расчетной плотности соответствуют каменистым мирам. Еще четыре — GJ 523 b, TOI-815 c, HD 18599 b и GJ 143 b — могут содержать воду и другие тяжелые летучие вещества, но не иметь значительной оболочки из водорода и гелия.
Затем ученые определили активность звезд, используя излучение ионизированного кальция в их атмосферах, а также данные космического телескопа TESS, позволяющие выявлять изменения яркости из-за вращения звездных пятен.
Результат оказался однозначным: все восемь звезд проявляли активность. Вероятность того, что все четыре предполагаемые каменистые суперземли случайно оказались возле активных звезд, оценили менее чем в 1%. Для всей восьмерки она оказалась еще ниже.
Диаграмма зависимости активности родительской звезды (ось X) и массы планеты (ось Y).Дополнительные сомнения вызвали особенности наблюдений. Для трех планет сигнал был слишком слабым относительно помех, чтобы стандартное статистическое моделирование надежно его восстановило. У некоторых синхронизированных объектов период обращения вокруг звезды близок к периоду ее вращения, из-за чего сигналы особенно трудно разделить.
Показателен объект HD 63433 b: одна исследовательская группа оценила его массу примерно в 37 земных, другая получила около 21. Такая разница заставляет внимательнее относиться к результатам измерений.
Охота за планетами требует перепроверки
Авторы работы считают, что звездная активность могла искусственно увеличить оценки массы некоторых (или большинства) экзопланет. Убедительных свидетельств того, что каменистые миры способны регулярно становиться тяжелее десяти Земель, исследователи не нашли.
Это не означает, что все мегаземли выдуманы. Речь идет о том, что их существование и свойства необходимо подтверждать более надежными наблюдениями. Ученые предлагают чаще измерять лучевые скорости, сокращать интервалы между наблюдениями и точнее учитывать активность звезд.
Ошибка в оценке массы — не просто цифра в каталоге. От нее зависит, как астрономы классифицируют планету и какие выводы делают о ее составе и происхождении.
Активность звезды «завышает» измеряемую косвенным путем массу экзопланеты. Иллюстрация создана алгоритмом искусственного интеллекта ChatGPT.Сегодня из шести с лишним тысяч экзопланет львиная их доля открыта благодаря наблюдению транзита планетарного тела по диску звезды. Однако астрономия не стоит на месте. В недавнем материале Hi-Tech Mail рассказал о новом методе поиска далеких миров.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
