Ученые неплохо представляют, как рождаются планетные системы и как они выглядят в зрелом возрасте, насчитывающем миллиарды лет. Но долгое время ускользал от наблюдений самый бурный период — «подростковый», когда планеты теряют свои детские газовые оболочки и перестраивают орбиты. Теперь астрономы застали одну такую систему врасплох.
Объект изучения — TOI-2076, звезда типа K-карлик возрастом около 210 миллионов лет (по космическим меркам это почти младенец). Вокруг нее обращаются четыре планеты размером от 1,4 до 3,5 земного. Это так называемые субнептуны — распространенный в галактике, но отсутствующий в Солнечной системе тип миров, которые крупнее Земли, но меньше Нептуна.
Главная загадка, которую пытались разгадать планетологи: что происходит между ранней, упорядоченной фазой, когда планеты кружатся в точном орбитальном ритме (резонансе), и зрелой стадией, где этот ритм нарушен. TOI-2076, судя по всему, находится именно посередине. Данные спутника TESS и наземных телескопов показали: планеты лишь близки к резонансу, но уже не синхронизированы. Они медленно расходятся, словно танцоры, сбившиеся с ритма.
Но изменение орбит — лишь половина истории. Исследователи изучили атмосферы планет и обнаружили четкую закономерность. Самая внутренняя планета полностью лишилась водородно-гелиевой оболочки и представляет собой голое каменистое ядро. Следующая сохранила около одного процента массы в виде газа, а две внешние — примерно по пять процентов. Чем ближе к звезде, тем меньше атмосферы.
Это прямое доказательство фотоиспарения. Молодые звезды излучают гораздо интенсивнее зрелых. Их излучение нагревает верхние слои атмосфер планет, и газ улетучивается в космос. Ближайшие планеты получают максимальную дозу и теряют атмосферу быстрее всего. Компьютерные модели, построенные авторами, идеально совпали с наблюдениями, подтвердив, что и потеря газа, и расхождение орбит — звенья одной цепи.
Видеть, как модель работает в реальном мире и объясняет происходящее, — это очень впечатляет. Система TOI-2076 предоставила редкую возможность заглянуть в короткий (по космическим меркам) и бурный период, который большинство систем проходят незамеченными.
— говорит Говард Чен, один из соавторов исследования.
Теперь ученым предстоит выяснить, насколько типичен этот сценарий. Для этого нужны наблюдения других молодых систем. Но уже ясно: подростковый возраст планет — время драматических перемен, когда миры теряют свои детские черты и обретают облик, с которым им предстоит жить миллиарды лет. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.
