Обнаружены доказательства древнего столкновения экзопланет

Планета Kepler-107c могла столкнуться с другим подобным телом или с несколькими меньшими.

Иллюстрация Zoe Leinhardt and Thomas Denman, University of Bristol.

В истории ранней Солнечной системы большую роль играли столкновения между протопланетами. Например, такой катаклизм, согласно самой популярной гипотезе, породил Луну. В том, что Венера вращается вокруг своей оси "не в ту сторону", а Уран "лежит на боку", тоже может быть вина древних катастроф.

На сегодняшний день известны 653 многопланетные системы, помимо Солнечной. Происходили ли в их истории подобные катаклизмы? Весьма вероятно, что это так, но прямых доказательств тому крайне мало.

Недавно астрономы обнаружили свидетельства подобной катастрофы в системе Kepler-107. Об этом рассказано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy большой международной группой учёных.

Система была открыта пять лет назад. На сегодняшний день в ней известно четыре планеты. Все они расположены довольно близко к своей звезде: год каждого из этих миров длится несколько земных дней.

Исследователи получили более ста образцов спектра звезды Kepler-107 с помощью телескопа TNG. Метод лучевых скоростей позволил им определить массы всех четырёх миров. Радиусы планет были известны из предыдущих исследований, и астрономы вычислили их плотности.

Выяснилось, что вторая от звезды планета Kepler-107c имеет плотность 12,6 грамма на кубический сантиметр, в то время как ближайшая к светилу Kepler-107b – только 5,3 грамма на кубический сантиметр.

Это крайне любопытная деталь. Обычно ближайшая к звезде планета имеет большую среднюю плотность за счёт того, что теряет атмосферу под жаркими лучами светила. А тут ситуация обратная, да ещё и с разницей более чем в два раза.

Правда, огромным газовым планетам свойственно раздуваться вблизи звезды, что уменьшает их плотность. Но Kepler-107b и Kepler-107c – планеты скалистые. Первая по плотности близка к Земле, а вторая ещё гораздо плотнее. Да и радиусы у них не гигантские: 1,5–1,6 земного у обоих миров.

Исследователи предположили, что у Kepler-107c аномально большое железное ядро. Массовая доля железа должна быть как минимум вдвое больше, чем у Kepler-107b.

Откуда у планеты может взяться такое огромное "железное сердце"? Астрономы объяснили этот факт так же, как принято объяснять солидные размеры ядра Земли.

По их гипотезе, некогда Kepler-107c столкнулась и слилась с другой протопланетой такой же массы или же с несколькими меньшими объектами. При этом существенная часть массы "участников ДТП" испарилась.

Железо и другие металлы высокой плотности выпали из этого раскалённого облака и мигрировали к центру экзопланеты. Поэтому сегодня Kepler-107c имеет в своём ядре железо двух (или нескольких) планет. В то же время часть относительно лёгкой силикатной коры и мантии навсегда покинула небесное тело. К слову, возможно, из этого вещества образовался спутник. Именно такой сценарий, как считается, помог Земле обзавестись Луной.

Приток железа из "космического пришельца" и потеря части собственных лёгких пород привели к тому, что доля металла в массе Kepler-107c стала необычно высокой.

Авторы провели компьютерное моделирование подобного столкновения и убедились, что такой сценарий вполне реалистичен.

"Считается, что гигантские столкновения сыграли фундаментальную роль в формировании нашей нынешней Солнечной системы. <…> Но до сих пор мы не находили никаких свидетельств гигантских столкновений, происходивших в планетных системах за пределами нашей собственной. Если наша гипотеза верна, она свяжет общую модель формирования Солнечной системы с планетной системой, которая сильно отличается от нашей", – отмечает соавтор работы Зои Лайнхардт (Zoe Leinhardt) из Бристольского университета.

К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о звезде, которая пожирает собственные планеты.