Что такое «зефирные» планеты
Представьте планету-гигант, которая больше Юпитера, но легче сахарной ваты. Ее средняя плотность настолько мала, что, будь она помещена в океан, не утонула бы, а плавала на поверхности. Это не вымысел — такие миры действительно существуют, и астрономы называют их «super-puffs», то есть «пухлые» или «планеты с плотностью зефира».
Как открыли «зефирные» планеты
Еще недавно вопрос о том, что может быть легче сахарной ваты, но больше Юпитера, показался бы абсурдным. Однако современная астрономия открыла целый класс экзопланет с аномально низкой плотностью. Их существование заставило пересмотреть традиционные модели формирования планет.
Путь к открытию этих миров начался в 2012 году, когда космический телескоп «Кеплер» обнаружил в системе Kepler-51, находящейся в 2400 световых годах от нас, три необычные планеты. Их назвали Kepler-51b, c и d. Данные об их размерах уже тогда намекали на нечто необычное, но не хватало ключевого параметра — массы.
А в 2019 году команда ученых опубликовала результаты наблюдений космического телескопа «Хаббл». Именно эти данные позволили с высокой точностью измерить массы планет в системе Kepler-51 и вычислить их плотность. Результат ошеломил: менее 0,1 г на 1 см³. Это сделало планеты самыми легкими из всех известных на тот момент.
Для сравнения: плотность воды примерно в десять раз больше. Сравнить плотность планет можно с сахарной ватой. А еще «зефирные» планеты оказались в сто раз легче наших газовых гигантов.
Это открытие подарило планетам ряд «вкусных» эпитетов. Их прозвали «пухлыми» — потому что их размеры не соответствуют массе, и «зефирными» — из-за плотности, сравнимой с этим воздушным лакомством. Термин «зефирная» планета, конечно, не вошел в официальные астрономические словари, но быстро прижился как образное сравнение, популярное в научной среде и СМИ.
Чем еще интересны «зефирные» планеты
В 2020-х годах началась целенаправленная «охота» за подобными объектами. Космический телескоп TESS, преемник «Кеплера», значительно расширил список кандидатов.
В 2022 году была открыта TOI-3757 b — первая «зефирная» планета у красного карлика. Ее плотность — 0,27 г/см³. Несмотря на близость к звезде и высокую активность, планета сохраняет протяженную атмосферу. Это открытие вселило в астрономов надежду: если даже такая «нежная» планета смогла сохранить свою атмосферу в экстремальных условиях, то и у более землеподобных миров в системах красных карликов есть шанс удержать газовую оболочку — необходимое условие для возникновения жизни.
В 2023 в системе возрастом около 700 млн лет была обнаружена одна из самых молодых среди известных планет — TOI-4507 b. При радиусе, превышающем земной в девять раз, ее масса составляет около 30 масс Земли. Астрономы считают, что это «снимок» самой ранней стадии эволюции, когда планета уже достигла гигантских размеров, но еще не обрела «взрослой» плотности.
Из чего же состоят «зефирные» планеты
Химический состав «зефирных» планет все еще остается предметом исследований, и данные по разным планетам могут отличаться.
Наиболее полная картина сложилась для системы Kepler-51, которую детально изучил «Хаббл». Ее атмосфера оказалась многослойной: основу, как и у других газовых гигантов, составляют водород и гелий, но верхние слои образуют плотную, непрозрачную метановую дымку. Она скрывает от нас нижние слои атмосферы, где, как предполагают ученые, могут существовать облака из мелких кристаллов соли, аналогичные тем, что есть на Титане. Неожиданным для исследователей стало полное отсутствие следов воды в наблюдаемых слоях атмосферы, что резко отличает их от газовых гигантов Солнечной системы.
Что касается других «зефирных» планет, таких как TOI-3757 b и TOI-4507 b, то их точный химический состав еще предстоит определить. «Зефирность» установлена по рекордно низкой плотности, но являются ли их атмосферы такими же дымчатыми и безводными, как у Kepler-51, или устроены иначе — одна из главных загадок, которую предстоит решить с помощью телескопа «Джеймс Уэбб».
Ответы не только раскроет тайну «зефирных» планет, но и поможет лучше понять, как формируются планеты во Вселенной.
