К такому выводу пришло недавно проведенное исследованием судьбы четырех молодых миров, вращающихся вокруг звезды V1298 Tau: планеты буквально прожариваются интенсивным рентгеновским излучением их солнца, что может со временем привести к потере ими газовых оболочек. И только самая внешняя планета в системе, вероятно, сможет избежать этой участи.
Такой художник видит внесолнечную планетную систему, которая существует возле звезды V1298 Tau. © AIP / J. Fohlmeister
Молодые экзопланеты зачастую существуют в очень рискованной среде: их звезды генерируют большое количество высокоэнергетического рентгеновского излучения, обычно в тысячу-десять тысяч раз больше, чем излучает наше собственное Солнце. Такое рентгеновское излучение может не только сильно нагревать атмосферу экзопланет, а нередко даже испарять ее. То, насколько атмосфера экзопланеты испаряется с течением времени, зависит от свойств планеты - ее массы, плотности, а также от того, насколько близко она находится к своему солнцу.
Но насколько же звезда влияет на то, что происходит с ее планетами в течение миллиардов лет? Этим вопросом астрономы из Института астрофизики им. Лейбница в немецком Потсдаме (AIP) занимаются в рамках только что опубликованного исследования. Для этого они исследовали недавно обнаруженную систему с четырьмя планетами, вращающимися вокруг молодой звезды под названием V1298 Tau. Центральная звезда системы здесь по размерам примерно равна нашему Солнцу. Однако этой звезде всего около 25 миллионов лет, то есть она очень молодая по сравнению с Солнцем с его 4,6 миллиардами лет. Звезда является домом для двух планет, размером примерно с Нептун, которые находятся на орбите очень близко к ней, и двух других планет, вращающихся чуть-чуть дальше, размером с Сатурн.
«Мы наблюдали рентгеновский спектр звезды с помощью космического телескопа Chandra, чтобы получить представление о том, насколько сильно она облучает атмосферы своих планет», - объясняет Катя Поппенхегер из AIP. С помощью соответствующих наблюдений и расчетов команда определила возможную судьбу всех четырех экзопланет. По мере старения звездно-планетной системы звезда будет все медленнее вращаться вокруг своей оси. Однако вращение звезды является движущей силой магнитного поля звезды, которое, в свою очередь, вызывает ее рентгеновское излучение.
«Испарение экзопланет зависит от того, как вращение звезды будет развиваться в течение следующего миллиарда лет. Чем быстрее вращается звезда, тем меньше атмосферы теряет планета», - говорит Лаура Кетцер, аспирант AIP, написавшая выложенную в свободный доступ компьютерную программу, которая рассчитывает эволюцию планет с течением времени. Расчеты показали, что две самые внутренние планеты в системе могут полностью потерять свою газовую атмосферу и в конечном итоге превратятся в каменные ядра, если вращение звезды со временем немного уменьшится. И только крайняя, самая далекая от звезды планета, останется газовым гигантом.
«Для третьей планеты ее судьба в решающей степени зависит от того, насколько она тяжелая, чего мы еще не знаем. Мы можем измерить размер экзопланет, используя метод транзита, но определить планетарную массу гораздо сложнее», - объясняет Матиас Маллонн, который использовал наблюдения с помощью телескопа STELLA AIP для уточнения транзитных свойств системы.
«Рентгеновские наблюдения звезд с планетами являются для нас центральной частью решения загадки, которая позволит узнать как можно больше о долговременном развитии атмосфер экзопланет», - резюмирует Поппенхегер. - «Я особенно рада новым возможностям, которые откроются для нас в ближайшие несколько лет благодаря наблюдениям с помощью рентгеновского телескопа eROSITA». Рентгеновский телескоп eROSITA, в разработке которого принимали участие и специалисты AIP, проводит наблюдения всего неба и определяет свойства рентгеновского излучения сотен звезд с экзопланетами.
