Многообразие планет

Как устроены газовые гиганты? Как исследователи объясняют образование горячих Юпитеров? И почему возникают одиночные планеты? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Сергей Попов.

В 1995 году люди обнаружили первую экзопланету около звезды типа Солнца. Это была планета, которой нет в Солнечной системе. Объект относился к классу горячих Юпитеров. Солнечная система устроена очень просто: близко к Солнцу находятся четыре маленькие каменные планеты: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Потом идут планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Иногда их делят на газовые гиганты, более массивные: Юпитер и Сатурн — и немного менее массивные ледяные гиганты: Уран и Нептун. Но вдруг обнаружился газовый гигант очень близко от звезды. Это удивительно не только потому, что этого нет в Солнечной системе, а потому, что никто этого не ожидал. Дело в том, что создать тяжелую газовую планету близко от звезды просто невозможно. Когда планета формируется из диска вокруг звезды, то вблизи, во-первых, массы просто мало, а во-вторых, эта масса находится не в газовом состоянии. Свет звезды, поток частиц выметают газ из областей, близких к Солнцу.

Самый часто встречающийся тип планет — это сверхземли, или суперземли. Это планеты, превосходящие Землю по массе примерно в 5–10 раз. Они могут иметь разный состав, могут быть каменными, могут иметь толстые газовые оболочки. Оказывается, что они очень многочисленны. В Солнечной системе ничего похожего нет. Строить модели таких планет довольно сложно, но их уже много известно. Можно измерять их свойства. Для одной мы точно знаем, что она покрыта плотным слоем облаков, примерно как Венера.

Есть планеты вокруг нейтронных звезд. Они, скорее всего, образовались после взрыва сверхновой, поскольку вряд ли планетная система могла пережить такой катаклизм. Во время взрыва выбрасывается достаточно много вещества, из которого можно образовывать новое поколение планет, в том числе поколение маленьких планет типа Земли. Именно такие планеты в основном и открывают у пульсара. Есть планеты около белых карликов — звездных ядер, которые образовались в результате эволюции звезд типа Солнца. Но до того, как наше Солнце превратится в белый карлик, оно пройдет стадию красного гиганта. Размер Солнца станет примерно равным размеру современной земной орбиты. Уже известно около 50 планет вокруг звезд-гигантов. Некоторые из них находятся довольно близко, и это должно быть довольно красивое зрелище, если смотреть прямо с планеты: значительная часть неба, процентов десять, занята диском гигантской красной звезды. Что с планетами будет происходить потом? Во-первых, они могут упасть на красный гигант, или, если он расширится еще, планеты будут поглощены. Но в конце концов оболочка будет сброшена безо всякого взрыва, орбиты планет будут становиться больше, и планеты могут разлететься. Так возникают одиночные планеты, планеты, которые не крутятся вокруг звезд. И такие объекты тоже обнаружены. Скорее всего, они действительно потерялись. Что-то произошло со звездой, или рядом пролетел тяжелый объект, возмутил орбиту, и планета была выкинута из системы.