Недавно открытая экзопланета может включать жидкую воду и множество вулканов на поверхности

О большинстве экзопланет, которые мы открыли, известно очень мало подробностей. У нас есть информация о звезде, вокруг которой они вращаются, и, возможно, частичный список других планет в той же системе. Обычно факты ограничены только их размерами или массой экзопланет, чего недостаточно для формирования полной картины.

Однако, объединяя эти детали, ученые могут делать определенные выводы. Это относится и к новооткрытой экзопланете, вращающейся вокруг небольшой звезды на расстоянии около 90 световых лет от Земли. Планета сама по себе имеет радиус и массу, очень близкие к Земным, что указывает на ее каменистый состав. И основываясь на данных о звезде, планета может поддерживать жидкую воду на поверхности. А учитывая силы, оказываемые соседними планетами, она, скорее всего, обладает очень активной геологией, возможно, включая вулканы.

Система экзопланет вокруг звезды LP 791-18 была впервые обнаружена космическим телескопом для изучения экзопланет в транзите (TESS). TESS заметил две планеты, вращающиеся вокруг LP 791-18 — одной из самых маленьких и самых тусклых звезд, вокруг которой известны планеты. Самая внутренняя планета, LP 791-18b, примерно на 20 процентов больше Земли и совершает оборот за менее чем сутки, что означает, что она находится достаточно близко к звезде и очень горячая. Дальше, с пятьюдневным оборотом, находится LP 791-18c, чей размер в два раза больше Земли.

Их обнаружение привело к последним наблюдениям, сделанным космическим телескопом Spitzer, прежде чем он был выключен. Всего за пять дней наблюдений были зафиксированы два транзита LP 791-18c, самой удаленной планеты, когда она проходила по линии обозрения между своей звездой и Землей. Но эти данные также зафиксировали два дополнительных транзита, что указывает на наличие еще одной планеты, вращающейся между двумя известными планетами.

Этого было достаточно, чтобы начать многолетнее исследование с помощью нескольких телескопов, которое подтвердило существование LP 791-18d, планеты, которая завершает оборот менее чем за трое земных суток. Но ученые пошли дальше, измерив вариации во времени, когда планеты проходили перед LP 791-18. Эти вариации времени транзита обусловлены относительными положениями трех планет, которые определяют, создают ли они гравитационные сдвиги, замедляющие или ускоряющие их соответствующие орбиты.

Измерив достаточное количество вариаций времени транзита, исследователи сделали вывод о силе этих гравитационных сдвигов и использовали их для оценки массы внешних двух планет.

Для самой дальней планеты, LP 791-18c, оцениваемая масса примерно в семь раз больше Земли. Исходя из того, что ее радиус в 2,4 раза больше Земли, если бы у планеты был состав, похожий на Землю, то ожидалось, что ее масса составит около 25 раз больше Земли, поэтому это указывает на то, что в ее состав входит много легких материалов. Исследовательская группа приходит к выводу, что либо у нее плотная атмосфера из водорода/гелия, либо примерно половина планеты состоит из ледяных материалов.

А у второй планеты, недавно обнаруженной LP 791-18d, радиус практически равен Земному (официально 1,03 раза радиус Земли, с погрешностью, включающей радиус Земли). Ее масса немного ниже, составляет 0,9 раза массу Земли, но это всё равно согласуется с преимущественно каменистым составом.

Планета отличается от Земли в нескольких ключевых аспектах. Из-за ее близкого расположения к звезде она, скорее всего, гораздо горячее. Если планета поглощает столько же света, сколько Земля, исследователи предполагают, что ее средняя температура будет превышать 120° C. Даже если она отражает столько же света, сколько Венера, средняя температура все равно составит 30° C (для сравнения, средняя температура Земли 15° C). Однако точная температура будет зависеть от уровня парниковых газов в ее атмосфере.

Однако планета находится настолько близко к звезде, что она зафиксирована в одном положении — одна сторона LP 791-18d постоянно освещена, а другая всегда находится в темноте. В зависимости от того, насколько хорошо атмосфера распределяет тепло с обращенной к звезде стороны, на темной стороне планеты может существовать жидкая вода.

Другое большое отличие заключается в том, что у планеты есть довольно массивный сосед, который находится довольно близко, что не позволяет занять круговую орбиту. В результате эллиптическая орбита означает, что приливные силы, оказываемые звездой, меняются в зависимости от положения планеты на своей орбите. Также будут меняться и силы, оказываемые суб-нептуном. В результате планета, скорее всего, будет переживать нечто похожее на луну Юпитера Ио, которая постоянно деформируется из-за огромной планеты и других близлежащих лун, что создает внутреннее трение, нагревающее луну.

В результате возникают вулканы, так что исследователи предполагают, что LP 791-18d также может иметь активную геологию с вулканами, извергающими материал на ее поверхности.

Экзопланета LP 791-18d, вращающаяся вокруг звезды LP 791-18, представляет собой интересный объект исследования. Ее близкое расположение к звезде и наличие суб-нептуна на соседней орбите оказывают существенное влияние на ее климатические условия и геологическую активность. Возможное наличие жидкой воды и вулканов делает эту планету еще более захватывающей для дальнейших исследований. К сожалению, шансов на формирование комплексной жизни в таких условиях не много.