Если сравнивать планеты нашей Солнечной системы с мороженным, то они бывают ванильные и шоколадные. В Солнечной системе есть небольшие, скалистые планеты, такие как Земля и Марс, а также довольно крупные газовые гиганты, такие как Нептун и Юпитер. Не хватает лишь эквивалента «земляничному мороженному» — планет, которые бы были в 2-4 раза больше Земли. Миссия NASA «Кеплер» обнаружила, что такой тип планет весьма распространён вокруг других звезд.
Новое исследование, в основу которого были положены данные «Кеплер», показывает, что чужеродные миры — экзопланеты — могут быть условно разделены на три группы — скалистые планеты, газовые гиганты и «газовые карлики». Такая классификация во многом связана с тем, что родительские звезды экзопланет принято подразделять на три отдельные группы в зависимости от химического состава.
По словам Lars A. Buchhave из Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), астрономы уже давно заинтересовались планетами, которые в 1,5-4 раза больше Земли, так как ими представлено примерно 3/4 всех экзопланет, найденных «Кеплером». К такой категории планет относятся скалистые миры, которые теоретически единственными могут быть пригодными для жизни, объяснят исследователь.
Lars A. Buchhave представил результаты проведенного им и его коллегами исследования на встрече Американского Астрономического Общества, приходившей 2 июня 2014 года. «Кеплер» идентифицирует экзопланеты посредством, так называемого, «транзитного» метода, предусматривающего поиск звезд, которые тускнеют, когда перед ними проходит экзопланета. Анализируя количество света, который «заблокирован» экзопланетой, астрономы могут изучать размеры этой планеты. Однако, для того, чтобы определить химический состав планеты, астрономам необходимо измерить её массу, которая и позволит вычислить плотность. Безусловно, скалистая планета будет более плотной, нежели газовый гигант. К сожалению, чем меньше планета, тем сложнее измерить ее массу, особенно, если она вращается вокруг тусклой, отдалённой звезды.
Buchhave и его коллеги пошли несколько иным путём. Они измерили количество элементов более тяжёлых, чем водород и гелий, которые астрономы называют «металлы», в звездах с кандидатами в экзопланеты. Так как звезды и их планеты формируются из одного и того же диска пыли и газа, металличность звезды отражает состав протопланетного диска. Команда рассмотрела спектры более 400 звезд, вокруг которых вращается порядка 600 экзопланет. Затем они провели статистический тест, дабы увидеть, какая связь есть между размерами планет и металлическими свойствами звезд.
Исследователям удалось провести две четкие разграничительные линии. Согласно результатам их анализа, планеты, которое меньше тех, что в 1,7 раз больше Земли, вероятней всего, будут абсолютно скалистыми, а планеты, которые большей тех, что в 3,9 раза больше Земли — газовыми.
Планеты, которые находятся в диапазоне от 1,7 до 3,9 размеров Земли, учёные назвали «газовыми карликами», так как у них есть достаточно толстые атмосферы, состоящие их водорода и гелия. Скалистые ядра газовых карликов образовались достаточно рано, что позволило им «обрасти» большим количеством газа. Тем не менее, им не удалось достичь размеров газовых гигантов, к которым, например, относится Юпитер.
Кроме того, Buchhave и его коллеги обнаружили, что размеры самой большой скалистой планеты не зафиксированы. Чем дальше планета удалена от звезды, тем больше плотной атмосферы она может накопить и тем самым превратиться в газового карлика. Их этого следует, что некоторые «суперземли» в будущем могут превратиться в настоящих «монстров».
Команда также установила, что звезды с маленькими, «земными» мирами, как правило, имеют такие же металлические свойства, что и Солнце. Звезды, которые являются родительскими для газовых карликов, более богаты металлами. Самой высокой металличностью характеризуются звезды, которые являются родительскими для газовых гигантов. Металлов в таких звездах на 50 % больше, чем в Солнце.
По словам Buchhave, металлические свойства — это только один из многих коэффициентов, определяющих, какие именно типы планет образуются вокруг той или иной звезды. Кроме того, исследование учёных ограничивалось относительно крупными экзопланетами, которые «Кеплер» обнаружить достаточно просто.
