Гелиевая планета — это планета с атмосферой, в которой преобладает гелий . Это контрастирует с обычными газовыми гигантами, такими как Юпитер и Сатурн , атмосфера которых состоит в основном из водорода , а гелий является лишь второстепенным компонентом. Гелиевые планеты могут образовываться разными способами. Глизе 436 b — возможная гелиевая планета.
Существует несколько гипотез о том, как могла образоваться гелиевая планета.
Гелиевая планета могла образоваться в результате испарения водорода с газообразной планеты , вращающейся вокруг звезды. Звезда будет удалять более легкие газы за счет испарения более эффективно, чем более тяжелые газы, и со временем истощит водород, оставив после себя большую часть гелия. [1]
Сценарий формирования гелиевых планет из обычных планет-гигантов включает в себя ледяного гиганта , находящегося на орбите настолько близко к своей родительской звезде, что водород эффективно испаряется из атмосферы, испаряясь и вырываясь из гравитационного притяжения планеты. Атмосфера планеты будет испытывать большие энергозатраты, а поскольку легкие газы испаряются легче, чем более тяжелые, доля гелия в оставшейся атмосфере будет неуклонно увеличиваться. 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 запасов 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 также может образоваться из маломассивного белого карлика , который обедняется водородом в результате массообмена в тесной двойной системе со вторым, массивным объектом, таким как нейтронная звезда .
Один из сценариев предполагает симбиотическую двойную звезду типа AM CVn , состоящую из двух белых карликов с гелиевым ядром, окруженных циркумбинарным гелиевым аккреционным диском, образовавшимся 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]
Ожидается, что гелиевые планеты будут отличаться от обычных планет с преобладанием водорода по убедительным доказательствам присутствия в атмосфере угарного газа и углекислого газа . Из-за истощения водорода ожидаемый метан в атмосфере не может образоваться, потому что нет водорода, с которым мог бы соединиться углерод, поэтому вместо этого углерод соединяется с кислородом, образуя CO и CO 2 . Ожидается, что из-за состава атмосферы гелиевые планеты будут белыми или серыми. [1] Подобную подпись можно найти на планете Глизе 436 b, в которой преобладает угарный газ и которая, как предполагается, является гелиевой планетой. [1]