Екзопланетата Kepler-1520b е толкова близо до своята звезда-домакин, че завършва орбита за малко повече от половин ден. В тази непосредствена близост Kepler-1520b е добре затворена в гравитационна стабилност, като държи едната половина на планетата обърната към звездата, а другата половина - обърната навсякъде. За съжаление на Kepler-1520b, тази подредба превръща звездната страна на планетата в пълзяща маса от разтопени скални и магмани морета, бавно кипящи в космоса.
Въпреки че Kepler-1520b не е дълго за тази галактика, астрономите са нетърпеливи да научат повече за разпадащия се свят, разположен на около 2000 светлинни години от Земята. Опашката от прах и отломки, наподобяваща кометата на планетите, би могла да даде представа за основния процес на формиране на всички планети в галактиката. Нови телескопи, като космическият телескоп Джеймс Уеб Web, планиран да бъде пуснат през 2021 г., може да могат да сондират облака зад Kepler-1520b и два други бавно разпадащи се света.
„Съставът в екзопланетна система може да бъде съществено различен от слънчевата система, “ казва Ева Бодман, изследователка по екзопланети от Аризонския държавен университет. С откриването на все повече и повече екзопланети астрономите са поразени от това колко уникално изглежда нашата Слънчева система от други планети, обикалящи около други звезди. Бодман се зае да определи дали е възможно да се измери състава на малка, скалиста, разпадаща се екзопланета, като изучава отломките, които пътуват след нея. Но имаше проблем.
Забелязването на пръстовия отпечатък на скалисти елементи изисква изучаване на световете в инфрачервения. Наземните телескопи не са достатъчно чувствителни, за да ги забележат, оставяйки само НАСА скоро оттеглящия се космически телескоп Spitzer и SOFIA, телескоп, пренесен над атмосферата на борда на Boeing 747. Нито един инструмент не разполага с обхвата да търси скалния материал, Бодман казва. Но Джеймс Уеб, предназначен да изследва екзопланети в инфрачервена връзка, както и древни галактики и най-отдалечените обекти на Вселената, трябва да може да надникне през облаците от отломки и да идентифицира някои от техните съставки.
Космическият телескоп „Джеймс Уеб“, планиран да бъде пуснат на пазара през 2021 г., може да бъде достатъчно мощен, за да измери вътрешните композиции на скални екзопланети, тъй като те са разкъсани от звездите си. (НАСА) "Уеб би могъл да измери относителното изобилие от различни минерали", казва Бодман. "От това можем да заключим, че геохимията на вътрешността на тези планети е била преди те да започнат да се разпадат." Констатациите на Бодман и нейния екип за осъществимостта от изучаване на разпадащи се екзопланети бяха публикувани в Astronomical Journal в края на миналата година.
**********
През 2012 г. учените, преглеждащи данни от космическия телескоп Kepler на НАСА, откриха признаци на свят, който бавно се раздробява от топлина и налягане, Kepler-1520b. През следващите години бяха открити още две нарязани планети сред хилядите екзопланети, открити от Kepler и неговата разширена мисия, K2. Обикаляйки звездите си само за няколко часа, тези скалисти тела се гордеят с температура до 4 200 градуса по Целзий (7 640 градуса по Фаренхайт) в прегрятите райони, изправени към звездите.
Екстремните температури водят до разпадането на планетата. "Атмосферата е просто скални пари", казва Бодман. "Това е чистата топлина на планетата, която изтласква атмосферата от скални пари."
Радиацията, произведена от звездите, тласка към изпарените атмосфери на планетата, създавайки мътна опашка. Въпреки че Кеплер не успя директно да измери колко големи са покритите планети, симулациите предполагат, че те са между размера на Луната и Марс. Всеки по-компактен и процесът на разпадане се изключва.
Тези предмети обаче не винаги са били толкова малки и се изтръсквали. Смята се, че Kepler-1520b и двата други обекта като него са се образували като газови гиганти, след което те са мигрирали към своите звезди-домакини и са били съблечени до скалното ядро.
През последните години учените по екзопланети постигнаха голям напредък, изучавайки атмосферата на големи газообразни планети, обикалящи около други звезди. Повечето от този материал е богат на водород и хелий и може да бъде идентифициран с помощта на космическия телескоп Хъбъл на НАСА. Но скалните материали попадат в различна част от спектъра, "с дължина на вълната, до която Хъбъл не може да достигне", казва Knicole Colon, изследователски астрофизик в NASA Goddard Space Flight Center в Мериленд, който е изучавал разпадащата се планета K2-22. "С Джеймс Уеб ще можем да излезем на тези дължини на вълната."
Използвайки Уеб за лов на материали като желязо, въглерод и кварц, астрономите ще получат по-добро разбиране за случващото се в далечните светове. „Ако успяхме да открием някоя от тези особености, бихме могли да кажем с известна сигурност от какво са премахнати тези скалисти тела“, казва Колон. "Това определено може да бъде много информативно за разбирането на скалните екзопланети като цяло."
Планетите се образуват от облака от остатъци от прах и газ след раждането на звезда. Учените смятат, че световете на Слънчевата система са създадени чрез процес, известен като камъче натрупване, при което малки парченца прах и газ се събират, за да направят по-големи и по-големи предмети. В крайна сметка сърцевините на газовите гиганти стават достатъчно масивни, за да привличат остатъчен газ, образувайки плътните си атмосфери. Но точните стъпки остават трудни за определяне.
Интериорът на планетите около други звезди би варирал в зависимост от елементите, намиращи се в конкретната среда. Сортирането на тези различия би могло да помогне на изследователите да разберат по-добре онези, които измъчват първите стъпки от формирането на планетата.
Изображение на художник на скална, екзопланета с размер на Земята, обикаляща около друга звезда. (НАСА Еймс / JPL-Caltech / Т. Пийл) „Няма причина слънчевата система да се различава от екзопланетите и обратно“, казва Колон. "Всички ние сме планети, така че всички сме се формирали по евентуални сходни начини. Разбирането на тези планети е още една стъпка в процеса към по-голямата картина."
Но дори и при подобни процеси на формиране, Бодман подозира, че планетите около други звезди може да не изглеждат толкова познати. "Съставът в екзопланетна система може да бъде съществено различен от слънчевата система", казва тя.
Въпреки че Уеб ще може да издирва информация само за състава на екзопланети, съвременните инструменти могат един ден да позволят на разпадащи се планети да разкрият още повече за себе си. Докато планетите еродират далеч, астрономите могат да видят безпрецедентен поглед върху интериора си, вероятно до сърцевината. "На теория бихме могли да знаем повече за тези екзопланети, отколкото дори за Земята и определено повече от другите планети в Слънчевата система", казва Бодман.
**********
За разлика от звездите, които могат да блестят десетки милиарди години, раздробените светове се придържат само за сравнително кратко време. Симулациите предполагат, че планети като K2-22 имат само около 10 милиона години, преди те да бъдат напълно унищожени. И тъй като и трите световни орбита звезди, които са на милиарди години, те вероятно не са били в сегашните си позиции от много дълго време.
Бодман и Колон смятат, че обречените планети вероятно са се образували далеч в тяхната система и след това са мигрирали навътре във времето. Взаимодействията с други планети можеха да ги хвърлят по техните съдбовни траектории, въпреки че и трите от тези разпадащи се планети са единствените известни спътници на техните приемащи звезди. Бодман казва, че вероятно светове едва наскоро са започнали близка орбита на своите звезди, но как са стигнали там остава отворен въпрос.
Краткият живот на една разпадаща се планета - само пробив в по-дългия живот на звезда - вероятно затова са открити толкова малко от тези светове. „Определено са рядкост“, казва Бодман.
И двете жени са съгласни, че има голям шанс в данните на Kepler да се съдържат още една или две разпадащи се екзопланети, особено най-новите резултати от K2. А наскоро стартираният Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), в който вече са открити стотици нови планети, ще произведе още повече.
"Мисля, че ще отнеме известно време, за да пресее всичко, но се надявам да намерим още", казва Колон.
