Экзопланетная миссия ЕКА «Хеопс» подтвердила существование четырех теплых экзопланет, вращающихся вокруг четырех звезд в нашем Млечном Пути. Эти экзопланеты имеют размеры между Землей и Нептуном и вращаются вокруг своих звезд ближе, чем Меркурий к нашему Солнцу.
Эти так называемые мини-Нептуны не похожи ни на одну планету в нашей Солнечной системе и обеспечивают «недостающее звено» между землеподобными и нептуноподобными планетами, которое еще не изучено. Мини-Нептуны являются одними из наиболее распространенных типов известных экзопланет, и астрономы начинают находить все больше и больше ярких звезд, вращающихся вокруг них.
Мини-Нептуны — загадочные объекты. Они меньше, холоднее и их труднее найти, чем так называемые горячие экзопланеты Юпитера, которых было обнаружено в изобилии. В то время как горячие юпитеры обращаются вокруг своей звезды за период от нескольких часов до нескольких дней и обычно имеют температуру поверхности более 1000 °C, теплым мини-нептунам требуется больше времени для обращения вокруг своих звезд-хозяев, а температура их поверхности ниже, всего около 300 °C.
Первый признак существования этих четырех новых экзопланет был обнаружен миссией NASA TESS. Однако этот космический аппарат искал каждую звезду всего 27 дней. У каждой звезды был замечен намек на транзит — затемнение света, когда планета проходит перед своей звездой с нашей точки зрения. Во время своей расширенной миссии TESS повторно посетил эти звезды, и снова был замечен тот же транзит, что предполагает существование планет.
Ученые рассчитали наиболее вероятные орбитальные периоды и указали телескопу Cheops на те же самые звезды в то время, когда они ожидали прохождения планет. Во время этой случайной процедуры Хеопс смог измерить транзит для каждой из экзопланет, подтвердив их существование, обнаружив их истинные орбитальные периоды и сделав следующий шаг в их характеристике.
Четыре недавно обнаруженные планеты обращаются вокруг четырех разных звезд за период от 21 до 53 дней. Их открытие имеет важное значение, потому что оно приближает нашу выборку известных экзопланет к более длинным орбитам, которые мы находим в нашей собственной Солнечной системе.
Один из нерешенных вопросов о мини-Нептунах — из чего они сделаны. Астрономы предсказывают, что у них есть железно-скальное ядро с толстыми внешними слоями более легкого материала. Различные теории предсказывают разные внешние слои: есть ли у них глубокие океаны жидкой воды, воздушная атмосфера из водорода и гелия или атмосфера из чистого водяного пара?
Обнаружение состава мини-Нептунов важно для понимания истории формирования этого типа планет. Богатые водой мини-Нептуны, вероятно, сформировались далеко в ледяных регионах своей планетарной системы, прежде чем мигрировать внутрь, в то время как сочетание горных пород и газа говорит нам о том, что эти планеты остались на том же месте, где они сформировались.
Новые измерения Хеопса помогли определить радиус четырех экзопланет, а их массу можно было определить с помощью наблюдений с наземных телескопов. Объединение массы и радиуса планеты дает оценку ее общей плотности.
Плотность может дать только первую оценку массы железокаменного ядра. Хотя эта новая информация о плотности является важным шагом вперед в понимании мини-Нептунов, она не содержит достаточно информации, чтобы сделать вывод о внешних слоях.
Четыре недавно подтвержденные экзопланеты вращаются вокруг ярких звезд, что делает их идеальными кандидатами для последующего посещения космическим телескопом Джеймса Уэбба NASA/ESA/CSA или будущей миссией ESA «Ариэль». Эти спектроскопические миссии могли бы обнаружить, что содержит их атмосфера, и дать окончательный ответ на состав их внешних слоев.
Полная характеристика необходима, чтобы понять, как образовались эти тела. Знание состава этих планет скажет нам, по какому механизму они образовались в ранних планетных системах. Это, в свою очередь, помогает нам лучше понять происхождение и эволюцию нашей Солнечной системы.
