Гелиевая планета — это планета с атмосферой, в которой преобладает гелий . Это контрастирует с обычными газовыми гигантами, такими как Юпитер и Сатурн , чьи атмосферы в основном состоят из водорода , а гелий является лишь вторичным компонентом. Гелиевые планеты могут образовываться разными способами. Gliese 436 b — возможная гелиевая планета.
Существует несколько гипотез относительно того, как могла образоваться гелиевая планета.
Гелиевая планета может образоваться путем испарения водорода из газообразной планеты, вращающейся вблизи звезды. Звезда будет более эффективно вытеснять легкие газы путем испарения, чем тяжелые, и со временем истощать водород, оставляя большую долю гелия. [1]
Сценарий формирования гелиевых планет из обычных гигантских планет включает ледяной гигант на орбите, настолько близкой к его звезде-хозяину, что водород эффективно выкипает из атмосферы, испаряясь и вырываясь из гравитационного притяжения планеты. Атмосфера планеты будет испытывать большой приток энергии, и поскольку легкие газы легче испаряются, чем более тяжелые газы, доля гелия будет неуклонно увеличиваться в оставшейся атмосфере. Такой процесс займет некоторое время, чтобы стабилизироваться и полностью вытеснить весь водород, возможно, порядка 10 миллиардов лет, в зависимости от точных физических условий и природы планеты и звезды. Горячие Нептуны являются кандидатами на такой сценарий.
Потеря водорода также приводит к истощению метана в атмосфере. На ледяных гигантах метан естественным образом образует цикл таяния, испарения, распада и последующей рекомбинации и конденсации. Но по мере истощения водорода часть атомов углерода не сможет рекомбинировать со свободным водородом в атмосфере, и со временем это приведет к общей потере метана. Со временем метан в атмосферах горячих ледяных гигантов также истощится. [1]
Богатый гелием планетарный объект может также образоваться из белого карлика малой массы , который лишается водорода в результате массообмена в тесной двойной системе со вторым, массивным объектом, например нейтронной звездой .
Один из сценариев включает тип AM CVn симбиотической двойной звезды, состоящей из двух белых карликов с гелиевым ядром, окруженных циркумбинарным гелиевым аккреционным диском, образованным во время переноса массы от менее массивного к более массивному белому карлику. После того, как он потеряет большую часть своей массы, менее массивный белый карлик может приблизиться к планетарной массе. [2]
Планеты с гелием, как ожидается, будут отличаться от обычных планет с преобладанием водорода по убедительным доказательствам наличия оксида углерода и углекислого газа в атмосфере. Из-за истощения водорода ожидаемый метан в атмосфере не может образоваться, потому что нет водорода, с которым мог бы соединяться углерод, поэтому углерод соединяется с кислородом, образуя CO и CO 2 . Из-за состава атмосферы, как ожидается, планеты с гелием будут белыми или серыми на вид. [1] Такую сигнатуру можно найти у Gliese 436 b, которая имеет преобладание оксида углерода и предположительно является планетой с гелием. [1]