Пустота малого радиуса. Ученые разгадали одну из главных загадок Млечного пути

Группа исследователей во главе с Тревором Дэвидом из института Флэтирон в Нью-Йорке решила проверить, насколько справедлива доминирующая гипотеза о том, что крупные планеты в большинстве случаев просто не могут образоваться на небольшом расстоянии от своего светила.

Ученые пришли к выводу о том, что «пустота малого радиуса» все же лучше объясняется другой теорией, которая также была озвучена давно, но при этом считалась менее обоснованной.

Ее суть сводится к тому, что крупные планеты формируются на разных дистанциях от звезд, но со временем, находясь близко к звезде, как бы сжимаются. В первую очередь из-за потерь в атмосфере.

«Интрига заключается в том, что планеты не являются статичными шарами из камня и газа, как мы зачастую думаем», — поясняет Дэвид.

Для доказательства этой теории Дэвид с коллегами осуществили масштабную компьютерную симуляцию, задействуя новый параметр, который раньше не использовался. Они добавили к таким переменным, как масса звезд и планет, а также расстояние между ними, еще и фактор возраста.

Ведь планеты чаще всего формируются одновременно со своими светилами.

Ученые рассмотрели ряд недавно открытых экзопланет, которые меньше Земли (но не более, чем в 10 раз).

Затем они подсчитали возраст звезд, вокруг которых вращаются эти планеты.

Все звезды были разделены на две группы — те, что младше двух миллиардов лет, и те, что старше (подобно нашей Солнечной системе, которой около 4,6 млрд лет).

Как только такое разделение было сделано, ученые тут же заметили странную закономерность.

В молодых солнечных системах «пустота малого радиуса» чаще всего ограничивалась расстоянием в 1,6 расстояния от Солнца до Земли.

А в более старых солнечных системах пустота распространялась на 1,8 от этой величины.

По мнению авторов исследования, это может означать, что некоторые планеты, которые можно отнести к категории «мини-Нептун», за миллиарды лет существенно уменьшились в размерах.

Фактически, они теряли свою атмосферу, превращаясь в небольшие «обнаженные» ядра, которые мы можем наблюдать сегодня.

Но выше определенного критического лимита массы, «мини-Нептуны» оказываются в состоянии удерживать свою атмосферу с помощью гравитации.

В итоге мы и получаем «пустоту малого радиуса», заключают исследователи.

Как планеты теряют свою атмосферу?

Самый главный вопрос в свете этой теории — каким образом планеты лишаются своей атмосферы?

Авторы исследования считают, что одним из факторов может быть бомбардировка метеоритами. Однако, в таком случае планеты лишается атмосферы за довольно короткий период времени.

Если же речь идет о процессах, которые длятся миллиарды лет, то более правдоподобными кажутся другие объяснения.

Например, «фотоиспарение» — процесс, при котором радиционное излучение звезды уничтожает атмосферу планеты.

Другим объяснением может быть охлаждение ядра планеты, которое приводит к тому, что покидающее планету тепло уносит атмосферу вместе с собой в открытый космос.