Кіріспе

Көміртек планетасы – көміртекте оттегіден көп мөлшерде болатын планетаның гипотетикалық түрі. Көміртек – сутегі, гелий және оттегіден кейін ғаламда масса бойынша төртінші орынды иеленетін элемент. Марк Кучнер мен Сара Сигер 2005 жылы «көміртекті планета» терминін енгізіп, Катарина Лоддерстің Юпитер көміртекке бай ядродан қалыптасқан деген ұсынысынан кейін мұндай планеталарды зерттеді. Көміртегі мен оттегінің қатынасы жоғары планеталарды бұрынғы зерттеулердің бірі – Фэгли мен Камеронның 1987 жылғы еңбегі. Протопланеталық дискілер көміртекке бай және оттегіге кедей болса, көміртекті планеталар пайда болуы мүмкін. Олар Жер, Марс және Венерадан өзгеше дамиды, себебі олар негізінен кремний-оттегі қосылыстарынан тұрады. Әртүрлі планеталық жүйелерде көміртегі мен оттегінің қатынасы әртүрлі, ал Күн жүйесінің құрлық планеталары «оттегі планеталары» санатына жатады, олардың C/O молярлық қатынасы 0,55-ке жуық. 2020 жылы 249 жақын маңайдағы Күнге ұқсас жұлдыздарды зерттеу көрсетті, олардың 12%-ы 0,65-тен жоғары C/O қатынасына ие, бұл оларды көміртекке бай планеталық жүйелерге үміткер етеді. 55 Cancri e экзопланетасы, 0,78 C/O молярлық қатынасымен жұлдызының айналасында айналып жүргендігіне қарай, көміртекті планетаның болу мүмкіндігін көрсетеді.

Анықтама

Мұндай планетаның ядросы, белгілі жер планеталары сияқты, темірге бай болуы мүмкін. Оны балқыған кремний карбиді мен титан карбиді қоршап тұрады. Одан жоғары, графит түріндегі көміртек қабаты, егер жеткілікті қысым болса, бірнеше километрлік алмаз қабатының астында орналасады. Жанартау шығу кезінде, ішкі қабаттардан алмаздар бетке шығып, алмаз бен кремний карбидінен тұратын таулар пайда болуы мүмкін. Бетінде мұздаған немесе сұйық көмірсутектер (мысалы, қара шайыр және метан) мен көміртек оксиді болады. Атмосферасы бар көміртекті планеталарда, егер орташа беттік температура 77°C-тан төмен болса, ауа райы циклы болуы мүмкін. Дегенмен, көміртекті планеталарда су болмауы ықтимал, себебі кометалар мен астероидтар әкелген кез келген оттек, беттегі көміртекпен реакцияға түседі. Салыстырмалы түрде салқын көміртекті планетаның атмосферасы негізінен көмірқышқыл газынан немесе көміртек оксидінен, сондай-ақ көмір түйіршігінен тұрады.

Құрамы

Көміртек планеталарының диаметрі бірдей массалы силикат және су планеталарына ұқсас болуы мүмкін, бұл оларды ажыратуды қиындатады. Жердегі геологиялық құрылымдардың баламалары да болуы мүмкін, бірақ олардың құрамы басқаша болады. Мысалы, өзендер майдан тұруы мүмкін. Егер температура жеткілікті түрде төмен болса (350 К-ден төмен), газдар фотохимиялық жолмен ұзын тізбекті көмірсутектерге айналып, бетке жауын түрінде жауып қалуы мүмкін. 2011 жылы NASA TPF деп аталған миссияны жойды, ол Хаббл ғарыш телескопынан әлдеқайда үлкен обсерватория болып, мұндай планеталарды анықтауға мүмкіндік берген еді. Көміртек планеталарының спектрінде су болмайды, бірақ көміртек қосылыстары, мысалы, көміртек монооксидінің болуы байқалады.

Драугр, Полтергейст және Фобэтор

Пулсарлар планеталары Драугр, Полтергейст және Фобэтор көміртекті планеталар болуы мүмкін, олар көміртекті өндіретін жұлдыздың бұзылуынан пайда болған. Көміртекті планеталар Галактика орталығына жақын жерлерде немесе галактиканы айналатын шарлы жұлдыздар шоғырларында да кездесуі мүмкін, онда жұлдыздардың көміртегі мен оттегі арақатынасы Күнге қарағанда жоғары. Ескі жұлдыздар өлгенде, олар көп мөлшерде көміртекті шығарып жібереді. Уақыт өте келе және көбірек жұлдыз ұрпақтары жойылған сайын, көміртектің және көміртекті планеталардың концентрациясы арта түседі.

Женсен

2012 жылдың қазан айында Янссен планетасының көміртекті планета екенін көрсететін деректер жарияланды. Оның массасы Жердің сегіз есе ал радиусы екі есе үлкен. Зерттеулер көрсеткендей, бұл планета "су мен граниттен емес, графит пен алмастан тұрады". Ол Коперник жұлдызының айналасын 18 сағатта бір рет айналып шығады.

Көміртегіге бай басқа да заттар

2011 жылдың тамызында Австралиядағы Суинберн технология университетінің мамандары Маттью Бейлс және оның командасы PSR J1719 1438 миллисекундтық пульсарының екілік серігі болуы мүмкін екенін хабарлады. Бұл серік, негізінен қатты алмастан тұратын, әлдеқайда кішкентай планетаға айналған болуы мүмкін. Олар пульсардың айналасында шағын серік планетаның болуы керек екенін және оның байқалатын гравитациялық тартылыс күшіне себеп болатынын болжады. Тағы бір зерттеу көрсеткендей, планетаның диаметрі салыстырмалы түрде кішкентай болғанымен (60 000 км, немесе Жерден бес есе үлкен), массасы Юпитерден сәл көп. Планетаның жоғары тығыздығы командаға оның көміртек пен оттегіден тұруы мүмкін екенін және элементтердің кристалл түрінде болуын меңзеді. Дегенмен, бұл "планета" – буланып кеткен ақ жұлдыздың қалдығы, оның тек ішкі ядросы ғана. Кейбір планета анықтамаларына сәйкес, ол жұлдыз ретінде пайда болғандықтан, планета ретінде қарастырылмауы мүмкін. 267 парсек (шамамен 870 жарық жылы) қашықтықта орналасқан және 3000 К-ден төмен температураға ие болғандықтан, оның кристалдануы мүмкін, сондықтан бұл Жер көлеміндегі ақ жұлдыз "алмаз жұлдыз" деп сипатталады.

Қоңыр жұлдыздар

Қоңыр ергежейлі планеталардың айналасындағы планеталар суы аз көміртек планеталары болуы мүмкін.