Пришло время познакомиться с "Запретной планетой". Нет, не с классикой научной фантастики 1956 года - я говорю о новой экзопланете, похожей на Нептун, найденной на расстоянии 920 световых лет от нас, получившей такое прозвище благодаря своей необъяснимой способности существовать слишком близко к звезде-хозяину.
В мире космической науки Нептун - далеко не уникальная жемчужина. Подобные экзопланеты (газовые гиганты, намного больше Земли, но исключительно меньше Юпитера), возможно, являются самыми распространенными планетами в космосе. Но если они оказываются слишком близко к своей звезде-хозяину, в орбитальной зоне, которую мы зловеще называем "нептунианской пустыней", они подвергаются воздействию звездного излучения, которое испаряет их газообразные атмосферы и оставляет после себя бесплодное, сморщенное каменистое ядро.
Запретная планета, известная как NGTS-4b, совсем не такая. Она находится в нептунианской пустыне, пугающе близко к своей звезде-хозяину и имеет орбиту всего 1,34 дня. Однако, как сообщают исследователи в новой работе, опубликованной недавно в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, она сохраняет атмосферу, похожую на нептуновскую. Это первое в истории обнаружение нептунианской экзопланеты, бросившей вызов обстоятельствам и уютно (относительно говоря) расположившейся среди своей звезды-хозяина.
"Насколько нам известно, это первая экзопланета такого рода, найденная в Нептуновой пустыне", - говорит Эд Гиллен, астроном из Кембриджского университета и соавтор нового исследования. "Похоже, что нептунианская пустыня не совсем сухая, поэтому сейчас мы ищем в наших данных другие подобные планеты, чтобы понять, является ли она более зеленой, чем считалось раньше".
Нельзя сказать, что пустыня бесплодна: "мы видим горячие и теплые планеты размером с Юпитер, а также горячие и теплые планеты размером с Землю или немного больше", - говорит Винсент Буррье, астроном из Женевского университета, который не принимал участия в исследовании. "Есть даже теплые нептуны. Но нет горячих нептунов очень близко к своим звездам, отсюда и название "нептунианская пустыня"". Границы пустыни варьируются от звезды к звезде, но ее влияние на планеты в целом одинаково: потеря атмосферы для газовых планет среднего размера (в отличие от горячих юпитеров, у них недостаточно массы, чтобы удержать атмосферу), превращение их в лысые, каменистые пустоши.
Обычно ученые обнаруживают экзопланеты, наблюдая за провалами в яркости звезды, которые происходят, когда планета на своей орбите проходит мимо звезды с точки зрения Земли. Такие экзопланеты, как NGTS-4b - невероятно маленькие и невероятно близкие к своим звездам - нелегко обнаружить, поскольку провал в яркости настолько мизерный.
"Большинство транзитных планет, обнаруженных с Земли, имеют большие размеры, и поэтому, когда они проходят транзитом, их звезды кажутся примерно на 1% тусклее", - говорит Гиллен. "Однако NGTS-4b гораздо меньше, поэтому ее звезда тускнеет всего на 0,2 процента. Обнаружить такое небольшое потемнение с земли - это замечательно".
К счастью, в распоряжении Гиллена и его команды был самый современный центр наблюдений Next-Generation Transit Survey (NGTS). "Наши телескопы расположены в чилийской пустыне Атакама, которая, вероятно, является лучшим местом на Земле для поиска экзопланет", благодаря удивительно чистому небу, отсутствию светового загрязнения и радиопомех, говорит Гиллен. "У нас также есть невероятно точное оборудование телескопа. Оба этих аспекта очень помогли нам найти эту планету".
Невероятно представить, как NGTS-4b нашла способ существовать так эффектно вблизи своей звезды-хозяина. Будучи чуть меньше самого Нептуна (ну ладно, на 20% меньше, но все же в три раза больше Земли и примерно в 20 раз массивнее), он раскален до 1000 градусов Цельсия. Это горячее, чем поверхность Меркурия в дневное время. Так что же здесь происходит?
Пока что Гиллен и его команда предполагают, что планета переместилась в соседнюю область совсем недавно, или что когда-то она обладала гораздо большей атмосферой, которая в настоящее время испаряется. Возможно, ее атмосфера также обладает каким-то странным химическим составом, который дает ей суперспособность противостоять звездному излучению.
Как бы то ни было, команда стремится найти больше примеров газообразных обитателей нептунианских пустынь, чтобы сравнить ситуации и выяснить причины, по которым атмосфера, подобная атмосфере NGTS-4b, может выдерживать такие жестокие условия. У команды не так много данных, чтобы понять состав атмосферы (звезда слишком тусклая, чтобы транзитные наблюдения могли рассказать нам о ней в деталях), но последующие наблюдения с помощью более мощного оборудования (привет, космический телескоп Джеймса Уэбба) могут дать что-то полезное.
Это открытие не сильно повлияет на то, как мы ищем экзопланеты, но, как объясняет Буррье, "необычные объекты, подобные этому, могут многое рассказать нам о процессах, которые сформировали пустыню", и о возможности образования космических оазисов в таких зонах. И, по крайней мере, это просто здорово - найти планету, которая бросает вызов шансам и опровергает наши ожидания. Горячая штучка, не правда ли?