У Галактиці бракує цілого класу планет, NASA хоче дізнатися чому

Сучасна астрофізика переживає золоту еру полювання на екзопланети. Завдяки телескопам «Кеплер» та «Джеймс Вебб» вже підтверджено існування понад 5000 світів за межами нашої Сонячної системи. Однак, коли вчені почали аналізувати зібрану статистику, вони натрапили на фундаментальну аномалію, яка ставить під сумнів наше розуміння еволюції Всесвіту.

Виявилося, що в Галактиці існує загадковий «радіусний розрив» (відомий у науці як Fulton Gap). Ми знаходимо безліч планет, які трохи більші за Землю (так звані Суперземлі), і безліч планет, які в кілька разів більші за нашу (Міні-Нептуни). Але планет розміром від 1,5 до 2 радіусів Землі майже не існує.

Куди зникають світи проміжного розміру і до чого тут нова космічна місія NASA? Розбираємо найцікавіший астрофізичний детектив нашого часу.

Космічний фен: Ефект фотовипаровування

Щоб зрозуміти, куди поділися планети проміжного розміру, вченим довелося поглянути не на самі світи, а на їхні материнські зірки.

Згідно з найпопулярнішою теорією, більшість цих планет народжуються приблизно однаковими — з кам'янистим ядром та товстою оболонкою з газів (водню та гелію). Але далі в гру вступає екстремальне ультрафіолетове випромінювання (EUV) від молодої зірки. Воно діє як гігантський космічний фен, який буквально здуває і випарює атмосферу планети у відкритий космос. Цей процес називається фотовипаровуванням.

Тут діє безжальна фізика:

• Якщо планета має достатньо велику масу (Міні-Нептун), її гравітація здатна втримати газову оболонку навіть під шаленим радіаційним тиском.
  
  
• Якщо планета менша і легша, випромінювання зірки повністю здирає її атмосферу, залишаючи лише голе, випалене кам'янисте ядро (Суперземля).
  
  
• А от планет проміжного розміру (ті самі 1,5–2 радіуси Землі) не залишається, бо це транзитна, нестабільна фаза: планета або втримує атмосферу і залишається великою, або втрачає її і миттєво "всихає".

Місія EVE: Виміряти невидиме

Проблема в тому, що фотовипаровування — це лише теорія. Щоб її довести, науковцям потрібно точно виміряти рівень екстремального ультрафіолетового (EUV) випромінювання зірок. Але зробити це із Землі фізично неможливо: наша власна атмосфера (на щастя для нас) повністю блокує цей тип радіації. Більшість існуючих космічних телескопів також не "бачать" у цьому специфічному діапазоні.

Саме для цього NASA підтримує концепцію місії EVE (EUV Virtual Experiment / Експеримент з екстремального ультрафіолету). Суть ідеї полягає у створенні спеціалізованого інструментарію або орбітального апарата, здатного зазирнути в цей "сліпий" радіаційний спектр.

Місія дозволить астрофізикам створити точні моделі того, як агресивне випромінювання зірок-карликів поводиться з часом. Науковці зможуть розрахувати "бюджет випромінювання" для кожної зіркової системи і зрозуміти, чи мала конкретна планета шанс зберегти свою атмосферу, воду та, відповідно, умови для життя.

Значення для пошуку позаземного життя

Для нас це відкриття має величезне значення. Коли ми шукаємо "Землю 2.0", недостатньо просто знайти планету правильного розміру, яка знаходиться на комфортній відстані від зірки (у зоні населеності).

Якщо місія NASA доведе, що активність зірок у спектрі EUV є руйнівною для атмосфер планет земного типу на ранніх етапах їхнього формування, це кардинально звузить зону пошуку позаземного життя. Ми зрозуміємо, що більшість потенційно жилих світів — це насправді безплідні кам'яні пустелі, чиї атмосфери були жорстоко зірвані мільярди років тому.

Розуміння "радіусного розриву" — це наш наступний крок до усвідомлення того, наскільки насправді унікальною та крихкою є наша власна планета, якій вдалося вижити під радіаційним штормом молодого Сонця.