Астрономы обнаружили новую особенность в распределении экзопланет, которая находится между Нептуновой пустыней и Саванной

Эту фотографию Нептуна сделал «Вояджер-2» в 1989 году. Автор: NASA

Астрономы обнаружили «Нептунианский хребет», недавно выявленную особенность в распределении экзопланет. Это открытие, проведенное международной группой, включающей членов Женевского университета, NCCR PlanetS и Centro de Astrobiología (CAB), подчеркивает сложную динамику в пределах Нептунианской пустыни, региона с дефицитом горячих Нептунов, и Нептунианской саванны, где эти планеты встречаются чаще.

Понимая эти критические зоны, исследователи получают ценные знания о динамических процессах, которые влияют на формирование и эволюцию близких экзопланет. Открытие Нептунового хребта опубликованов журнале Astronomy & Astrophysics.

Чтобы визуализировать огромные масштабы экзопланетных систем, исследователи часто строят графики распределения планет в зависимости от их радиуса и орбитального периода. Это выявляет закономерности и области экзопланет со схожими свойствами, которые астрономы пытаются понять.

Одной из самых загадочных областей является «Нептунианская пустыня», где планеты размером с Нептун на удивление редки. Считается, что эта нехватка Нептунов в распределении планет, вращающихся вблизи своих звезд-хозяев, является результатом интенсивного звездного излучения, которое сдирает атмосферы планет, разрушая их и превращая в более мелкие планеты.

За этой суровой пустыней лежит «Нептунианская саванна», менее суровая зона, где чаще встречаются планеты размером с Нептун. В этом регионе условия позволяют этим планетам сохранять свои газообразные оболочки, что приводит к образованию области, которая более заселена Нептунами, переместившимися на орбиты, где они могут выжить под воздействием излучения звезды. Понимание того, как сформированы Нептунианская пустыня и саванна, стало ключевым вопросом в исследовании экзопланет.

Знакомство с Нептунианским хребтом

Новое исследование фокусируется на переходе между Нептуновой пустыней и Саванной. Астрономы обнаружили неожиданную концентрацию планет размером с Нептун на краю Нептуновой пустыни — особенность, которая теперь называется «Нептуновым хребтом».

«Мы обнаружили в этом регионе повышенную плотность планет, что указывает на резкий переход между бесплодной Нептуновой пустыней и более населенной Нептуновой саванной», — объясняет доктор Винсент Бурье, доцент кафедры астрономии факультета естественных наук UNIGE и соавтор исследования. Этот недавно идентифицированный хребет отмечает критическую зону, где планеты смогли мигрировать внутрь, сопротивляясь интенсивному излучению вблизи своих звезд.

Раскрытие хребта: методы и инструменты

Открытие стало возможным благодаря анализу данных миссии NASA Kepler, скорректированных на погрешности наблюдений с использованием передовых статистических методов. Исследователи тщательно составили карту пространства период-радиус этих экзопланет, выявив отдельные регионы, которые определяют ландшафт Нептуна.

Анализ команды выявил Нептуновый хребет с орбитальными периодами от 3,2 до 5,7 дней, расположенный между Нептуновой пустыней и Нептуновой саванной. Это комплексное картирование подчеркивает сложные процессы, связанные с миграцией и выживанием этих планет в непосредственной близости от их звезд.

Последствия для формирования и эволюции планет

«Нептунианский хребет возвышается над пустыней и саванной. Он дает нам ключ к пониманию физических механизмов, формирующих пустыню», — говорит Винсент Бурье. Большинство нептунов могут быть распределены по саванне и пустыне на ранних этапах своей жизни, мигрируя в пределах диска, в котором они сформировались.

Существование хребта предполагает, что некоторые планеты размером с Нептун попадают в этот регион в результате миграции, называемой миграцией с высоким эксцентриситетом, которая происходит на поздних этапах их жизни и позволяет им пережить эрозию, вызванную воздействием звезд.

Эти миграционные процессы в сочетании с фотоиспарением, вероятно, формируют отличительные черты, наблюдаемые в нептуновом ландшафте. Сходство между Нептуновым хребтом и другой особенностью в распределении экзопланет, скоплением горячего Юпитера, предполагает, что схожие эволюционные процессы могут влиять на обе группы планет.

Амбициозная программа наблюдений

Чтобы глубже раскрыть тайны Нептуновой пустыни и саванны, группа исследователей под руководством UNIGE организовала масштабную программу наблюдений с использованием спектрографа высокого разрешения ESPRESSO, установленного на Очень Большом Телескопе Европейской Южной обсерватории.

Целью этой программы является проведение всеобъемлющей переписи ориентации орбит планет в пределах выборки близких Нептунов. Эта ориентация зависит от процесса миграции и, таким образом, предоставит критически важные данные о формировании и эволюции этих планет, предоставляя важные подсказки для понимания особенностей распределения Нептуна.

«Нептунианский хребет — это только начало», — заключает Амадео Кастро-Гонсалес, аспирант Центра астробиологии в Мадриде и первый автор исследования. «С предстоящими результатами этой наблюдательной программы мы сможем проверить наши гипотезы о происхождении и эволюции этих интригующих миров, предоставив более полное представление о близком нептунианском ландшафте».

Больше информации: A. Castro-González et al, Mapping the exo-Neptunian landscape: A ridge between the desert and savanna, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202450957

Источник: University of Geneva