Астрономы научились определять химический состав планеты по её радиусу

Исследователи установили предельный радиус планеты для каждого из типичных вариантов её химического состава.

Иллюстрация UZH.

Авторы выяснили максимальные размеры для суперземель и водных миров.

Иллюстрация UZH.

Учёные создали статистическую модель, с помощью которой можно узнать возможный химический состав экзопланеты на основании одного только её радиуса. Для нескольких типичных вариантов состава они рассчитали максимальные возможные размеры, которые может иметь планета. Эта методика поможет отыскать потенциально обитаемые миры.

Выводы исследователей изложены в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal группой во главе с Майклом Лозовским (Michael Lozovsky) из Цюрихского университета.

Астрономы давно научились определять примерный химический состав планеты по её средней плотности (для этого нужно знать только массу и радиус небесного тела). Однако этот способ оставляет большую неопределённость в результате, ведь разные варианты химического состава могут приводить к одной и той же средней плотности. Поэтому специалисты нуждаются в более совершенных инструментах, подсказывающих, из чего состоят далёкие миры. В конце концов от этого в конечном счёте зависит, могут ли они быть обитаемыми.

Лозовский и коллеги воспользовались данными о примерно 3700 известных сейчас экзопланетах. Из них они выбрали тела, отвечающие нескольким условиям. Во-первых, их интересовали миры с достаточно точно измеренными массами и радиусами. Во-вторых, выбранные ими планеты не более чем в 10 раз обгоняли Землю по радиусу и не более чем в 25 раз по массе. Таким образом, всего для анализа было отобрано 83 экзопланеты.

"Теоретически мы можем рассматривать [планеты] различного состава, такие как чисто водные миры, чисто скалистые миры и планеты с атмосферой из водорода и гелия, и исследовать, какие радиусы ожидаются [в каждом случае]", – объясняет Лозовский.

Авторы выяснили максимальные размеры для суперземель и водных миров.

Авторы использовали накопленные в предыдущих исследованиях данные об этих мирах, а также модели внутреннего строения планет, основанные на хорошо известных физических законах. С их помощью они рассчитали максимальный радиус, который может иметь тело с тем или иным химическим составом. При этом исследователи учитывали неопределённость в знании внутренней структуры, отражательной способности и температуры экзопланет.

Согласно выводам учёных, скалистые планеты имеют радиус не больше 1,6 земного. При этом планеты с радиусом более 1,4 земного имеют в своём составе более значительную, чем на Земле, долю силикатов или иных относительно лёгких минералов. Радиусы водных миров не превышают 2,6 земного. Тела ещё большего размера должны иметь в своём составе значительную долю водорода и гелия. В частности, для планет с радиусом 3, 3,6 и 4,3 земного суммарная доля этих лёгких газов составляет 2%, 5% и 10%, соответственно.

Результаты исследователей могут очень пригодится астрономам в эпоху, когда открытие новых миров поставлено на поток. Заметим, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о мирах с разным химическим составом, например, землеподобных и необычно богатых водой.