Слишком плотная загадка

Французские астрономы, обрабатывающие данные с исследовательского спутника CoRoT, объявили об обнаружении сразу трёх, а возможно, и четырёх объектов, обращающихся вокруг нормальных звёзд. Два из них – обычные «горячие юпитеры» CoRoT-Exo-4b и CoRoT-Exo-5b. Их массы составляют 70% и 90% массы крупнейшей планеты Солнечной системы Юпитера, а вокруг своих звёзд, которые немногим больше Солнца, эти гиганты обращаются всего за 9 и 4 дня, соответственно; Юпитеру, чтобы обежать Солнце, требуется 12 лет.

Учёные также осторожно заявляют о возможности обнаружения планеты радиусом всего в 1,7 радиусов Земли; сигнал от неё – это крохотное ослабление блеска звезды на 0,05% – недостаточно силён для уверенных заявлений на этот счёт, потому пока обозначение внесолнечной планете не присваивается.

Однако наибольший интерес вызывает четвертый достоверно обнаруженный объект – CoRoT-Exo-3b.

Будучи по массе промежуточным звеном между планетами и звёздами, объект слишком мал, чтобы быть одним из бурых, или коричневых, карликов, считающихся основным типом объектов с такими массами. Согласно сообщению Европейского космического агентства, доклад об обнаружении CoRoT-Exo-3b был представлен на проходящей сейчас в Гарварде конференции по поиску экзопланет транзитным методом.

Как рассказала в своём докладе на конференции Анни Баглен из Парижской обсерватории, CoRoT-Exo-3b обращается вокруг слабенькой звездочки 13-й звёздной величины, идентифицируемой в эксперименте как CoRoT-Exo-3. На деле она немного ярче, горячей и массивнее Солнца, только находится примерно в 2 тысячах световых лет от нашей звёздной системы.

Необычный объект обращается вокруг неё за 4,25 земных дня по почти круговой орбите радиусом около 7,5 миллиона километров и при массе 20,2 масс Юпитера (около 2% солнечной) имеет диаметр лишь около 0,8–0,9 юпитерианских. Средняя температура поверхности CoRoT-Exo-3b при такой близости к центральной звезде должна быть около 2 200 градусов по шкале Цельсия – если, конечно, у него нет внутренних источников энергии.

При этом средняя плотность CoRoT-Exo-3b составляет около 45 граммов на кубический сантиметр, что вдвое превосходит плотность платины, в 2,5 раза – урана и в 4 раза больше плотности свинца.

Средняя плотность Земли – чуть больше 5 граммов на кубический сантиметр³, а Солнца – немногим больше 1 г/см³.

Однако дело даже не просто в большом значении плотности – в конце концов, кубический сантиметр вещества белых карликов весит тонны, а нейтронных звёзд – миллиарды тонн. Для бурых карликов такая величина также не является беспрецедентной. Однако она слишком велика для бурого карлика той массы, что измерена для CoRoT-Exo-3b.

Бурыми карликами называют объекты, похожие на звёзды, но масса которых не превосходит предел Кумара, составляющий около 7% массы Солнца. Такие объекты никогда не смогут стать «настоящими» звёздами, так как давление вырожденного электронного газа в центре звезды останавливает сжатие прежде, чем температура и плотность в центре достигнут значений, необходимых для начала тех ядерных реакций, что поддерживают светимость Солнца. В таких звёздах, как в водородной бомбе, может некоторое время «гореть» дейтерий, однако добиться самоподдерживающегося термоядерного синтеза гелия из основного изотопа водорода не получится.

Из-за того же вырождения газа в ядре все бурые карлики имеют примерно одинаковый радиус, близкий к радиусу Юпитера, который к тому же немногим меньше у более массивных объектов (примерно на 10% для карликов с массой на пределе Кумара). Поэтому плотность таких объектов изменяется почти пропорционально их массе. Несложно подсчитать, что плотность CoRoT-Exo-3b должна составлять около 25–30 граммов на кубический сантиметр. В реальности она в полтора раза больше, что и заставляет учёных говорить об объекте «неизвестной природы».

Вместе с тем следует понимать, что теорию, с расчётами которой расходятся данные по этому объекту, до сих пор не удавалось достаточно точно протестировать наблюдательными данными: в большинстве случаев учёным были недоступны точные данные одновременно о массе и радиусе объектов. И лишь будущее покажет, ошибочна ли эта теория или мы действительно имеем дело с каким-то необычным объектом.