< Новый взгляд на место посадки Opportunity

В распределении по радиусам небольших планет обнаружен резкий провал

Обнаружен дефицит планет с радиусами от 1.5 до 2 радиусов Земли и орбитальными периодами короче 100 земных суток.

---

Владислава Ананьева

Космический телескоп им Кеплера обнаружил около 4.5 тысяч транзитных кандидатов, из которых более 2300 уже подтверждены как планеты. Оказалось, что радиусы большинства обнаруженных планет лежат в интервале от 1 до 3.9 радиусов Земли – иначе говоря, они имеют размеры, промежуточные между размерами Земли (самой крупной планеты земного типа) и Нептуна (самой компактной планеты-гиганта). По иронии судьбы планет самых распространенных размерных классов в Солнечной системе нет.

Что из себя представляют эти планеты? Являются ли они массивными аналогами Земли, мини-нептунами – небольшими аналогами Урана и Нептуна, или может быть, чем-то третьим? Измерение масс некоторых планет «Кеплера» с промежуточными радиусами, проведенное методом измерения лучевых скоростей родительских звезд, показало, что большинство планет с радиусами более 1.6 радиусов Земли имеют низкую среднюю плотность, а значит, окутаны протяженной водородно-гелиевой атмосферой. Напротив, планеты с радиусами меньше 1.6 радиусов Земли, как правило, имеют железокаменный состав. 

Теория образования планет путем аккреции на ядро естественным образом объясняет этот переход. Сначала в протопланетном диске из ледяной и каменной пыли формируется планетный эмбрион. Когда его размеры превышают ~1.6 радиусов Земли, его масса становится достаточной для захвата из протопланетного диска водорода и гелия, и планета быстро окружает себя протяженной газовой оболочкой, мало изменяющей ее массу, но резко увеличивающей радиус. В отдельных случаях (например, если газа в диске еще много) масса оболочки многократно превышает массу планетного эмбриона, и формируется газовый гигант. Если же газа в области питания планеты мало, образуется нептун или мини-нептун. 

Многие модели, учитывающие фотоиспарение протяженной атмосферы мини-нептунов жестким излучением и вспышечной активностью молодой звезды, предсказывают зазор в распределении по радиусам небольших планет. 30 марта 2017 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная наблюдательному изучению этого вопроса. Авторы отобрали среди звезд каталога KOI звезды ярче +14.2 звездной величины с эффективной температурой от 4700 до 6500К, выбросили оттуда звезды-гиганты, звезды с планетами, чей орбитальный период превышает 100 земных суток, а также звезды с планетами, чей прицельный параметр превышал 0.7 (т.е. проходящими по самому краю звездного диска). Благодаря наблюдениям на Кеке с помощью спектрографа HIRES радиусы звезд выборки были определены с точностью ~10%, массы – с точностью ~5%, а радиусы транзитных планет – с точностью ~11%. 

Если сначала в выборке было 2025 транзитных кандидатов, то после всех удалений и чисток их осталось всего 900. И все равно – на гистограмме распределения планет по размерам рисовался явный зазор в области около 1.8 радиусов Земли.

---