Галактика заполнена каменистыми планетами, масса которых в несколько раз превышает массу Земли (так называемые суперземли ), и астрономы изо всех сил пытаются объяснить, почему.
Новая статья, опубликованная в журнале Nature Astronomy, опирается на моделирование четырех галилеевых спутников Юпитера, чтобы объяснить изобилие суперземель и ряд их любопытных особенностей. Однако при этом он отменяет работу той же команды, опубликованную в том же журнале чуть больше года назад.
Ранние поиски экзопланет обнаруживали в основном «горячие юпитеры», потому что планеты легче найти, если они очень массивные и вращаются близко к своей звезде. По мере совершенствования технологий поиска планет и увеличения времени наблюдения за объектами с более длинными орбитами ситуация изменилась. Наша выборка по-прежнему необъективна, но если мы учтем это, мы сможем оценить истинную численность, что указывает на иронию того, что наиболее распространенный класс планет — это тот, которого нет в нашей собственной системе.
«Поскольку наши наблюдения за экзопланетами расширились за последнее десятилетие, стало ясно, что стандартная теория формирования планет нуждается в пересмотре, начиная с основ», — сказал в своем заявлении профессор Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института. «Нам нужна теория. это может одновременно объяснить формирование планет земной группы в нашей солнечной системе, а также происхождение самоподобных систем суперземель».
Одна из вещей, которую Батыгину и доктору Алессандро Морбиделли нужно было объяснить, — это то, почему так много планетных систем имеют несколько суперземель с массами, очень похожими друг на друга. Долгое время считалось, что Венера имеет 82 процента массы Земли, это просто совпадение, но удивительное количество суперземель еще более похожи на другие суперземли в их системе.
«По сути, у вас есть планетарная фабрика, которая умеет создавать планеты только одной массы и просто выбрасывает их одну за другой», — сказал профессор Калифорнийского технологического института Эндрю Ховард, который помог обнаружить этот факт, но не был автором этой статьи. .
Батыгин и Морбиделли обратились к более близкому примеру: четыре главных спутника Юпитера плотно сгруппированы по размеру и относительно близки по массе по сравнению с огромным разрывом с другими членами системы. Пара уже предложила объяснение этому, исходя из того, что спутники образовались из колец материала. Эти кольца, в свою очередь, являются результатом баланса между силами, притягивающими пылинки к Юпитеру, и давлением газа, выталкивающим их наружу.
Для зерен одного размера силы уравновесятся. Пылинки слипаются вместе до тех пор, пока их совокупный размер не заставит внешнее давление преобладать, и они покинут кольцо, образуя спутники очень похожего размера, хотя разнообразие масс немного больше.
Теперь авторы полагают, что нечто подобное происходит во время формирования планет. Протопланетные диски горячие вблизи своей звезды и холодные дальше от нее. Точка, в которой температура достаточно низкая, чтобы позволить силикатным газам конденсироваться с образованием крошечных камней, называется линией сублимации силиката.
«Если вы пылинка, вы чувствуете сильный встречный ветер в диске, потому что газ вращается по орбите немного медленнее, и вы двигаетесь по спирали к звезде; но если вы в форме пара, вы просто вращаетесь по спирали наружу вместе с «Газ в расширяющемся диске. Так что то место, где вы превращаетесь из пара в твердое вещество, — это место, где накапливается материал», — сказал Батыгин.
Здесь формируются планеты, которые затем мигрируют внутрь к своей звезде в результате взаимодействия с газом диска. Наша собственная Солнечная система не создала Супер-Землю, потому что туманность, из которой она образовалась, была слишком турбулентной. Если теория верна, то модель планет одинакового размера не применима к мирам, находящимся на расстоянии более половины расстояния от Земли до Солнца от их звезды, лишь немногие из которых были обнаружены до сих пор.
Ранее Батыгин и Морбиделли предположили, что суперземли образовались дальше, там, где протопланетный диск полон льдов, и мигрировали внутрь. Однако, если бы это было правдой, все эти экзопланеты были бы богаты водой. За год с небольшим, прошедший с момента выхода их статьи, скалистые суперземли стали более распространенными, что заставило авторов задуматься еще раз. Экзопланеты стали быстро развивающейся областью.
