Международная группа астрономов сообщила о том, что ей удалось определить массу ранее найденной экзопланеты Кеплер-78b размером с Землю. Она имеет плотность, близкую к плотности нашей планеты. При этом Кеплер-78b расположен далеко за пределами потенциально обитаемой зоны, нагреваясь почти до 3000 градусов. Подробности содержатся в двух статьях для журнала Nature (1, 2), также доступных в архиве препринтов (1, 2). Краткое изложение приведено в Nature News.
Размер планеты был определен раньше, в момент ее открытия. По оценкам первооткрывателей, небесное тело имело диаметр, немногим больше диаметра Земли (1,16 ± 0,19 R⊕), а один оборот вокруг звезды занимал всего лишь около восьми с половиной часов. Сопоставив расстояние до Кеплер-78 (она же KIC 8435766) и спектральный класс этой звезды (G, примерно как у Солнца) астрономы пришли к выводу о том, что поверхность планеты нагрета до температуры от 2000 до 2800 градусов Цельсия. Однако о массе объекта было ничего не известно, поскольку открыли его транзитным методом, зафиксировав периодическое прохождение мимо звезды.
В новом исследовании две группы ученых (одна американская, одна из Великобритании, Дании, Испании, Италии и Португалии) воспользовались допплеровской спектроскопией. Это означает, что они при помощи мощных наземных телескопов и спектрометров получили спектры звезды в разные моменты времени. Так как планета и звезда вращаются вокруг общего центра масс, то звезда движется относительно Земли не равномерно, а то сбавляя, то набирая скорость. По этой причине за счет эффекта Доплера спектр немного меняется и современная техника позволяет определить изменение скорости удаленной на 400 световых лет звезды даже на несколько метров в секунду.
Так как расстояние от планеты до звезды было известно, а спектральный класс KIC 8435766 однозначно указывал на массу, ученые смогли вычислить массу планеты, которая отвечала за неравномерность движения. Американские астрономы работали с телескопом «Кек» на Гавайских островах, их европейские коллеги использовали обсерваторию на Канарах и в итоге обе группы получили схожие результаты. По данным европейских исследователей планета имеет массу в 1,86 земной (погрешность измерения: плюс 0,38, минус 0,25, итого от 1,48 до 2,16 масс Земли), а специалисты из США приводят в своей работе значение 1,69±0,41. С учетом неточности обоих измерений, эти данные фактически не отличаются и указывают на плотность в районе от четырех до пяти грамм на кубический сантиметр.
Ученые считают, что при такой плотности планета не должна радикально отличаться от Земли: она, по всей видимости, состоит из железа и скальных пород (точный состав которых, впрочем, не обязан повторять земные). Из-за близости к звезде и высокой температуры поверхность Кеплер-78b будет покрыта жидкой лавой, а радиационный фон даже с учетом возможной атмосферы и магнитного поля будет намного выше земного. Об обитаемости планеты говорить не приходится, но с геологической точки зрения ее можно считать двойником Земли.
Астрономам известны и более экстремальные планеты, разогретые до еще больших температур: однако это либо газовые гиганты, так называемые «горячие Юпитеры», либо планеты, прошедшие через сброшенную звездой на поздних стадиях своей эволюции оболочку.