Международная группа планетологов впервые смогла измерить массу и плотность у трех небольших планет в звездной системе Kepler-138, самая небольшая из которых оказалась чуть меньше по размерам, чем Марс, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Как отмечает Дэниел Джонтоф-Хаттер (Daniel Jontof-Hutter) из университета Пенсильвании в Филадельфии (США), орбитальный телескоп "Кеплер", обнаруживший эти планеты, умеет хорошо находить планеты и позволяет достаточно точно оценивать их диаметр, но не позволяет измерять их массу. По этой причине планетологи используют другие методы наблюдений для оценки массы уже открытых планет.
Обычно ученые пользуются тем, что все планеты, несмотря на свою небольшую массу по сравнению звездой, оказывают гравитационное воздействие на светило, в результате чего звезда будет периодически двигаться в нашу сторону или отдаляться от нас. Это будет вносить небольшие сдвиги в спектр ее излучения, по силе которых можно оценить массу планеты.
Подобный прием, который астрономы называют "методом лучевых скоростей", работает только для больших планет, чьи размеры и масса заметно превышают земные. Джонтоф-Хаттер и его коллеги смогли обойти эту проблему, воспользовавшись приемом, который астрономы 19 века использовали для вычисления массы Марса и открытия Нептуна.
Ученые того времени заметили, что масса планеты влияет не только на то, как светило "качается" вперед и назад, но и на движение ее соседей по орбитам — то, когда и как быстро они проходят по диску светила.
Используя подобную стратегию наблюдений и данные о проходе планет, собранные "Кеплером", астрономическая команда Джонтоф-Хаттера смогла вычислить массы трех небольших планет, вращающихся вокруг звезды Kepler-138.
Об открытии этих планет научная команда "Кеплера" заявила в начале 2014 года. Изначально планетологам удалось примерно оценить массу лишь двух планет в ней, Kepler-138 с и d, оказавшихся сопоставимыми по массе с Землей и Венерой. Kepler-138 c имеет ту же плотность, что и Земля, а Kepler-138 d — вдвое меньшую, по-видимому, состоя в значительной степени из воды и водорода. Все три планеты находятся слишком близко к звезде, чтобы на них могла существовать жидкая вода. Вес и плотность самой небольшой из них, небесного тела b, оставались неизвестной.
Оказалось, что Kepler-138 b имеет массу всего 6.6% от массы Земли. Это между Меркурием (5.5%) и Марсом (10.7%). Что касается плотности, то она у карликовой экзопланеты в 2.6 раза выше плотности воды и составляет примерно 2/3 от плотности Марса. Это означает, что в Kepler-138 b меньше металлов и больше горных пород, чем в Красной планете.
Ученые особо оговаривают, что это пока довольно приблизительные измерения, но они уже показывают общую картину. Таким образом, Kepler-138b стала самой небольшой экзопланетой, чья масса и плотность была измерена астрономами.
«Существенная разница в плотности двух более крупных планет указывает на то, что не все планеты, похожие на Землю своими размерами, должны иметь твердую поверхность». – говорит Джек Лисауэр, соавтор исследования, планетолог из Исследовательского центра НАСА им. Эймса. – «Дальнейшее изучение малых экзопланет поможет нам лучше понять наблюдаемое разнообразие и определить, являются ли твердые планеты земных размеров широко распространенными или редкими».
Как полагают ученые, запуск наследника "Кеплера", орбитальной обсерватории TESS, поможет измерить массы еще меньших планет и уточнить измеренные значения для планет из семейства Kepler-138.
