Международная команда учёных выяснила, что формирование и эволюция субнептунов — экзопланет размером между Землёй и Нептуном — зависит от сложного сочетания космических процессов. Результаты исследования основаны на анализе данных космического телескопа NASA TESS и проливают свет на миграцию этих планет и потерю их атмосферы под воздействием излучения звёзд.

Из более чем 5500 известных экзопланет большинство расположены крайне близко к своим звёздам — ближе, чем Меркурий к Солнцу. Среди них доминируют субнептуны, отсутствующие в Солнечной системе. «Газовые гиганты вроде Юпитера и Сатурна сформировались дальше от Солнца, но пока неясно, как субнептуны выживают в условиях интенсивного излучения на близких орбитах», — отметила Рэйчел Фернандес, соавтор исследования.

Для изучения этих процессов исследователи сосредоточились на молодых звёздах возрастом до 1 миллиарда лет. Ранее наблюдать планеты вокруг таких объектов было сложно из-за их высокой активности: вспышки радиации, быстрое вращение и «шум» в данных маскировали сигналы. «Молодые звёзды буквально "капризничают", — пояснила Фернандес. — Чтобы устранить помехи, мы шесть лет разрабатывали алгоритм Pterodactyls, который позволил обнаруживать молодые планеты в данных TESS».

С помощью инструмента учёные проанализировали экзопланеты с орбитальным периодом до 12 дней (для сравнения: у Меркурия — 88 дней) и радиусом от 1,8 до 10 земных. Оказалось, что в системах возрастом 10–100 млн лет субнептунов меньше, чем в более старых (100 млн – 1 млрд лет), но ещё меньше их в зрелых системах. «Это указывает на миграцию планет к звезде с течением времени и постепенную потерю атмосферы из-за излучения», — объяснила Фернандес.

По её словам, ключевую роль играют два процесса: движение планет внутрь системы и «атмосферные потери массы», когда излучение звезды «сдувает» газовую оболочку. «Долгое время считалось, что один механизм доминирует, но теперь ясно — это комбинация факторов», — добавила исследовательница.

В будущем учёные планируют расширить окно наблюдений TESS для изучения планет с более длинными орбитами, а также использовать возможности телескопа «Джеймс Уэбб» для анализа плотности и состава отдельных объектов. Миссия ESA PLATO позволит исследовать планеты размером с Меркурий или Марс. Совмещение данных о популяциях планет с характеристиками отдельных объектов даст полную картину их эволюции.

Исследование также подчёркивает, что Солнечная система не является типичным примером. «Чем больше систем мы изучаем, тем яснее, что наша — исключение. Новые миссии покажут, как формируются и меняются планетные системы, и помогут понять, как возникла наша собственная», — заключила Фернандес.