Среди тысяч открытых экзопланет существует странная статистическая аномалия: миры чуть больше Земли и миры чуть меньше Нептуна встречаются повсеместно, а вот планеты промежуточного размера попадаются астрономам крайне редко. Чтобы выяснить причину этого дефицита, исследователи предложили NASA отправить в космос новую специализированную обсерваторию Early eVolution Explorer (EVE).
На сегодняшний день подтверждено существование более 5800 экзопланет. По мере накопления статистики выяснилась одна удивительная деталь: наша галактика почему-то «не любит» производить миры, радиус которых составляет от 1,6 до 1,8 радиуса Земли.
По обе стороны от этого провала планет предостаточно. С одной стороны находятся так называемые «суперземли» — плотные каменистые миры, которые больше нашей планеты, но меньше указанного порога. С другой стороны толпятся «субнептуны» — рыхлые планеты с радиусом от 2 до 3 земных, обладающие толстыми газовыми оболочками. А вот посередине зияет пустота, которую астрономы прозвали «долиной радиусов» (или разрывом Фултона).
Ученые спорят о природе этого феномена уже больше десяти лет. На данный момент в астрофизике доминируют две основные гипотезы.
Первая версия — гипотеза сдувающихся газовых карликов (Shrinking gas-dwarf). Согласно этому сценарию, большинство небольших планет рождаются примерно одинаково: как каменистые ядра, окруженные массивными, пухлыми оболочками из легкого водорода и гелия. Однако если такая планета оказывается слишком близко к своей молодой и гиперактивной родительской звезде, интенсивное рентгеновское и ультрафиолетовое излучение буквально сдувает ее атмосферу. Планеты, потерявшие газовую оболочку, съеживаются и пополняют популяцию суперземель. Те, кому повезло оказаться подальше от светила, сохраняют свой газ и остаются субнептунами. «Долина радиусов» в этой модели — это просто нестабильное переходное состояние, в котором миры надолго не задерживаются.
Вторая версия — гипотеза водных миров (Water-world). Она гласит, что никакого массового «похудения» планет не происходит, и эти два класса миров фундаментально различаются с самого рождения. Суперземли изначально формируются близко к звезде как сухие каменистые шарики. Субнептуны же рождаются на холодных окраинах планетных систем, где много льда и воды, а затем мигрируют ближе к светилу. В таком случае разрыв между ними отражает базовую разницу в составе (камень против льда/воды).
Чтобы поставить точку в этом споре, нужно посмотреть на экзопланеты в самом начале их жизненного пути. Если «долина радиусов» существует уже у новорожденных систем — права гипотеза водных миров. Если же молодые планеты сплошь пухлые, а разрыв появляется лишь спустя миллионы лет эволюции под жестким излучением звезды — побеждает гипотеза сдувающихся атмосфер.
Проблема в том, что искать молодые планеты дьявольски сложно. Звезды-младенцы ведут себя крайне неспокойно: они постоянно генерируют мощные вспышки и покрыты огромными пятнами, которые маскируют слабое падение яркости от прохождения планеты по диску звезды (транзит).
Именно эту задачу должна решить предложенная миссия Early eVolution Explorer (EVE). Концепт телескопа, подробное научное обоснование которого подготовлено международной группой астрономов и недавно опубликовано на сервере arXiv, подан в качестве кандидата для программы малых исследовательских миссий NASA (Small Explorers — SMEX).
Ключевые характеристики миссии EVE:
- Оптимизация для молодости: EVE будет наблюдать исключительно за молодыми звездными скоплениями, возраст которых не превышает 50 миллионов лет.
- Масштаб: Планируется 2,5-летняя миссия, в ходе которой телескоп изучит 30 различных участков неба (фокусируясь на каждом по 30 дней) и охватит около 20 000 новорожденных звезд.
- Технология отсева шума: В отличие от телескопов Kepler или TESS, которые собирают свет в широком диапазоне, EVE планируют оснастить сразу тремя сенсорами: для ближнего ультрафиолета (NUV), видимого света (Optical) и ближнего инфракрасного диапазона (NIR). Поскольку звездные вспышки наиболее ярко проявляются в ультрафиолете, одновременные многоволновые наблюдения позволят легко отличить естественную активность звезды от реальной тени планеты.
- Ожидаемый улов: По расчетам команды, EVE сможет открыть около 100 молодых транзитных планет. Для сравнения: на сегодняшний день усилиями миссий K2 и TESS обнаружено всего 20 подобных объектов столь юного возраста.
Сейчас проект EVE находится на стадии рассмотрения в рамках конкурса NASA SMEX на 2026 год, и пока не получил финансирования. Если миссия будет одобрена, этот компактный аппарат отправится на низкую околоземную орбиту, чтобы заполнить один из самых зияющих пробелов в нашем понимании того, как формируются и эволюционируют планетные системы[. И, возможно, окончательно объяснит, почему Земля оказалась именно такой, какой мы ее знаем, а не сдувшимся ядром неудачной версии Нептуна.
Источники:
- Оригинальный препринт исследования: Preparing for the Early eVolution Explorer: Detecting the Primordial, Transiting Exoplanet Population (arXiv:2606.04283 [astro-ph.EP]).