Какая самая большая планета может быть во Вселенной?

С тех пор, как астрономы впервые заглянули за пределы Солнечной системы три десятилетия назад, чтобы обнаружить внесолнечные планеты или экзопланеты, они знали, что планеты в Млечном Пути — и, возможно, во Вселенной в целом — бывают самых разных размеров и масс.

Но насколько большими могут быть эти планеты, и какая самая большая известная нам планета?

До 1992 года, когда была открыта первая экзопланета, газовый гигант Юпитер, который примерно в 11 раз больше Земли (по диаметру), носил титул самой большой из известных планет. Но Юпитер — не рекордсмен по сравнению с некоторыми мирами-гигантами, которые были открыты с тех пор.

При определении размера планеты необходимо учитывать две меры: ее диаметр (удвоенный радиус) и массу.

Согласно первым измерениям, самые крупные экзопланеты имеют планетарный радиус, примерно вдвое превышающий радиус Юпитера. Это были экстремальные объекты, вращающиеся очень близко к своей родительской звезде.

Диаметр планеты и ее масса связаны, но между ними не всегда существует прямая корреляция. Это происходит потому, что планеты различаются по плотности, а это означает, что некоторые газовые гиганты с малой массой могут «раздуваться» до размеров, превышающих другие, более тяжелые экзопланеты.

Например, газовый гигант HAT-P-67 b, имеющий радиус примерно в два раза больше Юпитера (R_J = 2.085), в настоящее время входит в число самых больших известных планет по размеру. Тем не менее, экзопланета, которая находится в 1200 световых годах от Земли, имеет очень низкую плотность, поэтому ее масса составляет только около трети массы Юпитера.

Экзопланета XO-6b также примерно в два раза больше Юпитера (R_J = 2.07). Третье место занимает HAT-P-41b, радиус которого в 2,05 раза больше радиуса Юпитера.

Большинство скалистых планет никогда не достигают таких размеров, как «супер-Юпитеры», упомянутые выше. Самые большие каменистые планеты, называемые «Суперземлями», примерно в два раза больше Земли. Для сравнения, радиус Wasp-17b в 22 раза больше радиуса Земли.

Несмотря на то, что каменистые планеты плотнее газовых гигантов, они все же не становятся такими же тяжелыми. Это потому, что по мере роста каменистых планет они накапливают газ, лед и воду, которые постепенно превращают их в газовых гигантов с каменистым центром.

Масса самых тяжелых планет примерно в 13 раз превышает массу Юпитера. К ним относится газовый гигант HD 39091 b, который находится в 60 световых годах от Земли и имеет массу примерно в 12,3 раза больше массы Юпитера.

Насколько большой может стать планета?

Ученые не ожидают обнаружить планеты намного больше, чем эти cупер-юпитеры, потому что планета становится «коричневым карликом», когда достигает определенного размера и массы.

Коричневых карликов часто называют «неудавшимися звездами», потому что они тяжелее cупер-юпитеров, но недостаточно массивны, чтобы вызвать синтез водорода в их ядрах. Но что-то все еще горит в сердцах коричневых карликов.

Основное различие между коричневыми карликами и планетами заключается в их массе и наличии горения дейтерия — тяжелого водорода. При больших массах объект будет иметь достаточно высокое внутреннее давление и температуру, чтобы сжечь большую часть дейтерия, который изначально присутствовал в объекте.

Разделительная линия между планетами и коричневыми карликами была определена еще в 1990-х годах, когда коричневые карлики классифицировались как объекты, которые сожгли 50% или более своего первоначального дейтерия.

Считается, что эта разделительная линия находится на верхнем пределе, в 14 раз превышающем массу Юпитера, а это означает, что планеты не должны существовать выше этой границы.

Есть планеты, масса которых составляет примерно 13 масс Юпитера в пределах погрешности измерения, такие как HD 39091 b и HD 106906 b, и можно утверждать, что они являются самыми большими из известных планет.

Самый массивный из обнаруженных коричневых карликов — SDSS J0104+1535, расположенный в 750 световых годах от Земли. Он в 90 раз массивнее Юпитера, но его радиус составляет от 0,7 до 1,4 радиусов Юпитера.

Так что на самом деле самый массивный коричневый карлик может быть меньше, чем самая большая планета в Солнечной системе.