Коллектив Авторов: Цифровой журнал «Компьютерра» № 143

Планета 55 Рака e была обнаружена в 2004 году, однако приходится признать, что ни один из её изначально определённых параметров не выдержал испытания временем. Одной из основных неточностей оказался неправильно определённый период. Опираясь на наблюдения, выполненные при помощи телескопа Хобби-Эберли (США), Барбара МакАртур (Техасский университет, США) и её коллеги определили, что колебания лучевой скорости звезды, предположительно вызванные тяготением близкой планеты с минимальной массой около 15 масс Земли, происходят с периодом около 2.8 суток. Однако в 2010 году Ребека Доусон и Дэниэл Фабрицки (Гарвардский астрофизический центр, США) предположили, что эта кажущаяся периодичность возникает из-за того, что данные о лучевой скорости фиксируются не непрерывно, а с периодом около суток (наблюдать-то можно только ночью). Учтя цикличность наблюдений, Доусон и Фабрицки получили для периода 55 Рака е вчетверо меньшую величину — всего около 0.7 суток.

Это уточнение подтвердилось в 2011 году, когда выяснилось, что планета "е" является затменной, то есть периодически а именно каждые 0.74 суток, проходит перед диском звезды и слегка затмевает её. Наблюдения затмений — это совсем не то, что наблюдения лучевых скоростей. Благодаря им вы получаете возможность посчитать не только массу планеты (метод лучевых скоростей даёт лишь нижнюю границу массы), но и её размер. Масса планеты оказалась равной 8.4 массы Земли, а диаметр превышает земной примерно в два раза.

Вот тут-то Никку Мадхусудхан (Йельский университет, США) и его коллеги и вывели на сцену углерод. Размер планеты данной массы зависит от её химического состава, в предположении, вполне естественном, что планета находится в состоянии гидростатического равновесия. Взгляните на первый рисунок из их статьи: при фиксированной массе минимальный размер будет иметь железная планета, а максимальный — водяная. Для «земного» силикатного состава планета 55 Рака е оказывается слишком большой. Эту проблему пытались решить, предположив, что её каменистое ядро окружено мощной водяной оболочкой. Для планеты, которая летает в 2 млн км от своей звезды (в 30 раз ближе к звезде, чем Меркурий к Солнцу), это предположение кажется достаточно странным.

Мадхусудхан с соавторами предложили более естественное решение. Сама звезда 55 Рака существенно более богата углеродом, чем Солнце. Если на Солнце углерод по числу атомов почти вдвое уступает кислороду, то в 55 Рака атомов углерода чуть больше, чем атомов кислорода. Правда, предупреждают авторы, оценки содержания C и O в звезде могут быть отягощены систематическими ошибками. Однако, если принять их как данность, а также допустить, что состав протопланетного вещества был похож на состав звезды, мы приходим к выводу, что и планетная система 55 Рака также может быть богата углеродом. Богата до такой степени, что именно углерод или его соединения составляют основу горных пород на планете "е".

Мадхусудхан и его коллеги смешивали в различных пропорциях железное ядро, мантию из карбида кремния или MgSiO 3и углеродную кору и смотрели, какого размера планета должна при этом получаться. Оказалось, что в зависимости от массы железного ядра доля углерода и (или) карбида кремния в составе планеты варьируется от 10 чуть ли не до 100 процентов. Полностью обойтись без углерода удаётся только в предположении, что в составе планеты вообще нет железа. Это предположение и само по себе выглядит странно, а повышенное содержание железа в родительской звезде планеты (в два раза больше, чем на Солнце) делает его ещё более странным.

В общем, скорее всего, внешние слои 55 Рака е действительно богаты углеродом, но в какой форме? На этот вопрос модельные расчёты определённого ответа дать не могут; нужны наблюдения. К сожалению, в массовом сознании руководящую роль сыграло слово «алмаз», намеренно использованное авторами в пресс-релизе. И понеслись по прессе фантазии про алмазную планету! Из нескольких СМИ звонили и спрашивали, есть ли какие-то перспективы добычи. Говорили: «До неё же всего сорок световых лет!» Вот ведь как сильно бриллиантов хочется. Заголовки «Найдена графитовая планета», поди, такого ажиотажа не вызвали бы. К слову сказать, алмазная планета и примерная методика доставки алмазов с неё на Землю описаны ещё в 1950-е годы — в рассказе Тома Годвина «Необходимость — мать изобретения».

К сожалению, бриллиантовый дым заслонил подлинную важность этой работы — очередного шага к исследованию химии и эволюции «углеродных» дисков, о которых я писал в конце прошлой «алмазной колонки». Незамеченным прошло и вероятное обнаружение водородной атмосферы другой планеты из системы 55 Рака — планеты "b".