Сами по себе планеты, как известно, не излучают, а лишь отражают свет своих звезд. Этого отражения никак недостаточно для того, чтобы напрямую увидеть какую-нибудь экзопланету с расстояния в сотни и тысячи световых лет: она слишком тускла и мала на фоне близкой звезды. Зато сами звезды мы можем наблюдать отлично, а сверхчувствительные телескопы способны замечать малейшие изменения в их светимости и положении. Эти изменения и лежат в основе главных современных методов поиска экзопланет.

Вращаясь вокруг звезды, планета ее притягивает и слегка смещает к себе – звезда как бы колеблется на месте, что можно заметить с помощью астрономических инструментов. Поиски экзопланет таким методом лучевых скоростей ведут наземные телескопы американской Обсерватории Кека и Европейской южной обсерватории. Этот метод остается самым распространенным, хотя обнаружить с его помощью удается, как правило, лишь планеты минимум в несколько раз больше Земли и расположенные близко от своих звезд.

Другой популярный метод – транзитный – состоит в фиксировании легкого ослабления светимости звезды в те периоды, пока вращающаяся вокруг нее планета проходит на ее фоне. Этот метод используют работающие на орбите телескопы COROT и Kepler. А в сочетании с наблюдениями методом лучевых скоростей он приносит массу дополнительной информации о далекой планете – ее плотности и атмосфере.

В результате сегодня список известных человечеству экзопланет растет буквально на глазах. Среди них попадаются и довольно странные миры.

Некоторые экзопланеты не вписываются в модели Солнечной системы. Однако иногда удается найти миры, которые поражают своими необычными характеристиками. Сегодня познакомимся с Глизе 436b, которую называют планетой горячего льда.

Впервые этот мир заметили в 2004 году, используя доплеровскую спектроскопию, а открытие подтвердили с помощью метода транзита (планета проходит перед звездой и перекрывает ее свет). Глизе 436b вращается вокруг красного карлика, удаленного от нас на 33 световых года. Искать нужно в направлении созвездия Льва.

По параметрам мир напоминает Нептун. Глизе 436b массивнее Земли в 22.2 раза, а по радиусу превосходит земной в 4,3 раза. На вращение вокруг родной звезды тратит 2,64 дня при удаленности в 4 миллиона километров.

Из-за близости к родной звезде температурная отметка на поверхности планеты достигает около 439°C. Далее планета удивляет своими характеристиками. В 2007 году ученые сообщили, что большая часть Глизе 436b представлена водой. Причем на самом верхнем слое это может быть тонкая водородная оболочка.

Если опуститься глубже, то найдем воду в экзотическом состоянии, которое ученые Земли могут добыть лишь в лабораторных условиях – горячий лед (лед-VII и лед-X). Он создается при невероятно высоком показателе давления и способен быть твердым при больших температурах.

Да, звучит странно, но это так. Вы бы не смогли прикоснуться к горячему льду, потому что он обожжет пальцы. Это вещество плотнее обычного льда и тонет в воде (холодный лед плавает на поверхности).

Полагают, что планета сформировалось дальше от нынешней локации. Скорее всего, это был газовый гигант, который мигрировал ближе с остальными гигантами. При сближении звезда должна была сдуть водородный слой. Некоторые считают, что Глизе 436b может быть сверхземлей.

Но и на этом диковинки не заканчиваются. Дело в том, что красный карлик постоянно облучает планету мощными потоками рентгеновских лучей. Это привело к тому, что Глизе 436b уже распрощалась с 1/10 частью своего атмосферного слоя. Но этот процесс продолжается. Атмосфера удаляется в космическое пространство, формируя длинный хвост, который тянется за планетой по ее орбитальному пути вокруг звезды. Из-за этого Глизе 436b напоминает гигантскую комету с хвостом.

Важно понимать, если планета полностью потеряет атмосферный слой, то трансформируется в каменистый планетоид. Анализ показывает, что экзопланета за миллиард лет растратила 0.1% собственной массы, и показатели продолжают расти.

Интересно, что орбита планеты почти полярная (наклон к экватору родной звезды превышает 85 градусов). Однако этот показатель просто не согласуется с существующими моделями эволюции планетарной системы. Чтобы сохранить эксцентриситет, рядом должна вращаться еще одна планета. Но пока второй мир найти не удалось.

Gliese 436b покрыта горячим льдом – совсем не таким, к которому мы привыкли. Расположенная в созвездии Льва, всего в 30 световых годах от нас, Gliese 436b раскалена до 300°C, однако массивные размеры, сравнимые с Нептуном, создают на ней огромное давление, из-за чего вода на поверхности планеты должна оставаться в форме льда, несмотря на высокую температуру. Впрочем, внешние перегретые слои Gliese 436b испаряются, окутывая планету облаком пара.

Такое открытие сделал бельгийский астроном Микаэль Жийон из Льежского университета. Планета GJ 436b размером с Нептун была обнаружена американскими астрономами в 2004 году, однако тогда им не удалось провести исследование ее поверхности. Планета вращается вокруг орбиты Gliese 436, «красного карлика», расположенного на расстоянии 30 световых лет от Земли в созвездии Льва.

«Красные карлики» – это сравнительно небольшие звезды, продолжительность жизни которых больше, чем у Солнца. Несколько лет назад ученые предположили, что на вращающихся вокруг них планетах может быть та или иная форма жизни. Благодаря снижению яркости «красного карлика» в момент вращения экзопланеты, группе европейских астрономов под руководством Жийона удалось тщательно изучить ее поверхность. Результаты исследований показали, что экзопланета GJ 436b состоит в основном из воды. Ученые называют такие планеты «океаническими», однако вода на GJ 436b имеет «экзотический вид».

«Странный лед на поверхности планеты имеет очень высокую температуру. Такой лед нельзя найти на планете Земля, его можно произвести лишь в лабораторных условиях», – сообщил Жийон.

По его словам, главная загадка GJ 436b состоит в том, что «под высоким давлением вода затвердевает и превращается в лед». Из-за того, что планета находится близко к Солнцу (на расстоянии 4 миллиона километров), температура на ее поверхности достигает порядка +300 по Цельсию. Ученые полагают, что эта планета либо покрыта водородными оболочками, как Уран и Нептун, либо полностью состоит из водорода, как Юпитер, и поэтому вряд ли пригодна для жизни.

«Данное открытие впервые показывает, что планеты, подобные Нептуну, находятся на близких расстояниях от центральной звезды. Можно предположить, что многочисленные планеты незначительной массы, вращающиеся вокруг своих центральных звезд, также состоят из воды», – отмечают астрономы.

Измерения основных параметров экзосолнечной планеты, размерами примерно с Нептун, показали, что в основном она состоит из воды в виде пара и льда сверхплотных форм, которые не встречаются на Земле.

Красный карлик Gliese (GL) 436, находящийся всего в каких-то 30 световых годах от Солнца, захватил планету в 2004 году. Тогда же астрономами была измерена ее масса (около 22 земных) и расстояние от светила (примерно 4 миллиона километров).

Периодическое прохождение планеты между звездой и наблюдающими за ней телескопами позволило команде астрономов под. руководством Мишеля Гильона (Michaël Gillon) довольно точно установить и ее диаметр – около 50 тысяч километров, в 4 раза больше земного. Один круг вращения она совершает за 2,6 дней.

Исходя из размеров и массы планеты, астрономы сделали вывод о том, что в основном планета состоит из воды: если бы ее составляли преимущественно гелий и водород (как у Юпитера и Сатурна), она была бы значительно крупней, а если бы на ней прежде всего встречались твердые породы и железо (как на Земле, Марсе, Венере), она оказалась бы меньше.

Этот водный мир может быть либо окружен более легкой оболочкой водорода и гелия (такая оболочка имеется у Нептуна и Урана), либо быть полностью водным (как некоторые спутники Юпитера). А поскольку планета находится близко к своей звезде, температура на ней оценивается, по меньшей мере, в 300^оС, скорее всего вода в ее атмосфере находится в виде пара, а на самой планете под. действием высокого давления – в форме, не встречающейся на Земле в природных условиях.

Говорит один из участников исследования Фредерик Пон (Frédéric Pont): «У воды имеется несколько видов твердой фазы, и наш привычный лед – только одна из них. Под очень высоким давлением вода может принять другую твердую форму, плотнее и льда, и жидкой воды – так же, как углерод может принять гораздо более твердую форму алмаза. В науке эти плотные формы льда называются «Лед VII» и «Лед X» – и если бы океаны на Земле были намного глубже, они могли бы формироваться у самого их дна». Такие плотные виды льда и находятся, по видимому, в недрах планеты у звезды GJ 436 – только еще и разогретые до сотен градусов.

Обнаружение такого «мира горячей воды» имеет важные следствия. Показано, что планеты, сходные с «ледяными гигантами» Ураном и Нептуном, могут существовать и в непосредственной близости от своих звезд. А поскольку астрономам известно немало таких экстрасолнечных планет, есть возможность считать, что водяные планеты довольно широко распространены во Вселенной – тем более, что температура на многих из них заметно ниже, чем у исследованной, и на них может встретиться жидкая вода, покрывающая всю поверхность бесконечным океаном.

Больше света на эту проблему должна пролить миссия по поиску экстрасолнечных планет Corot: «На охоту за планетами». Вообще, покрытые океаном миры могут быть весьма распространены во Вселенной: «Кругом вода».

С помощью космического телескопа Hubble и рентгеновской обсерватории Chandra международная команда ученых обнаружила у экзопланеты Gliese 436b гигантский «хвост» из атомов водорода длиной несколько миллионов километров.

Экзопланета Gliese 436b является планетой за пределами Солнечной системы у звезды Gliese 436, расположенной в созвездии Льва. Она удалена от Земли на расстояние в 33 световых года и вращается с периодом в 2,64 суток вокруг своей звезды массой в 0,41 Солнца.

Астрономы в ходе наблюдений обнаружили, что Gliese 436b уже потеряла до десятой части своей атмосферы – это происходит под. действием мощного рентгеновского излучения звезды Gliese 436 и делает экзопланету похожей на комету. Выявить этот эффект удалось благодаря изменению яркости звезды во время прохождения Gliese 436b по ее диску.

Когда горячий нептун находится еще ближе к своему светилу, чем Gliese 436b, он может полностью потерять свою атмосферу и превратиться в разогретый каменистый планетоид. Скорость потери атмосферы экзопланеты достигает тысячи тонн в секунду, а за последний миллиард лет планета потеряла около 0,1% своей массы.

В нашей солнечной системе у планет полный порядок: все они движутся вокруг Солнца по почти круговым орбитам, плоскости орбит и плоскость экватора Солнца наклонены друг к другу на небольшие углы – не больше 7 градусов. Большинство экзопланетных систем следуют этому правилу.

Но расположение и свойства планеты у красного карлика Gliese 436 просто удивительны. Планета Gliese 436b относится к классу горячих нептунов. Ее диаметр в 4.5, а масса в 22 раза превышают массу Земли. Плотность планеты указывает, что это водяной мир. Средний радиус орбиты 0.03 астрономической единицы, и температура Gliese 436b должна быть порядка 300 градусов по Цельсию. При размерах планеты атмосферное давление превращает воду в лед, но не в обычный, а горячий. Этот лед мало похож на привычный земной лед-I. Особые высокотемпературные кристаллические формы воды, которые называют лед VII или лед X, сохраняют кристаллическую структуру и до более высоких температур.

Вдобавок к экзотической физике планеты, ее орбита практически перпендикулярна экваториальной плоскости звезды, и она довольно заметно вытянута. Все эти загадки делают Gliese 436b очень привлекательным для исследований объектом.