|
Различия в поведении малых и больших планет
|
|
|
|
Форма орбиты планеты является одним из ее фундаментальных свойств, наряду с ее размером и расстоянием от звезды-хозяина. Земля имеет почти круговую орбиту, но некоторые планеты за пределами нашей Солнечной системы, называемые экзопланетами, имеют очень эллиптические орбиты.
|
|
|
|
Астрофизики Калифорнийского университета в Лос—Анджелесе в настоящее время измерили форму орбит экзопланет — от размера Юпитера до размера Марса - и показали, что малые планеты имеют почти круговые орбиты, в то время как у планет-гигантов орбиты примерно в четыре раза более эллиптические, чем у планет меньшего размера. Это открытие указывает на два различных пути формирования больших и малых планет.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что планеты размером примерно с Нептун почти всегда движутся по круговым орбитам, а очень часто имеют эллиптические орбиты", - сказал постдокторский исследователь из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Грегори Гилберт, ведущий автор статьи, описывающей результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences.
|
|
|
|
Исследователи использовали данные, собранные телескопом НАСА "Кеплер", который наблюдал за 150 000 звезд и измерял изменения их яркости, вызванные прохождением планет, чтобы обнаружить тысячи экзопланет. Измерения яркости звезд с течением времени называются кривыми блеска. Исследователи провели детальный анализ изгибов кривой блеска, чтобы получить информацию о форме орбит планет.
|
|
|
|
|
|
|
Одним из самых сложных аспектов этого проекта было обеспечение тщательного моделирования каждой из 1600 кривых блеска.
|
|
|
|
"Если бы звезды вели себя как скучные лампочки, этот проект был бы в 10 раз проще", - сказал соавтор Эрик Петигура, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. "Но факт в том, что у каждой звезды и ее совокупности планет есть свои индивидуальные особенности, и только после того, как мы увидели каждую из этих кривых блеска, мы поверили нашим результатам".
|
|
|
|
И тут в дело вступила студентка Калифорнийского университета Пейдж Энтрикан. Компания Entrican разработала специальный набор инструментов для визуализации и вручную проверила каждую кривую блеска.
|
|
|
|
"Анализ данных был тщательным процессом, который требовал тщательной проверки всех информационных продуктов, чтобы убедиться в достоверности наших результатов. Несколько раз в ходе этого проекта я выявлял сбои, которые затрагивали только 1% всех наших звезд. Но нам нужно было обновить наш анализ, чтобы учесть эти проблемы, вернуться назад и повторно обработать весь набор данных", - сказал Энтрикан.
|
|
|
|
Разброс эксцентриситета совпадает с несколькими другими знаковыми особенностями популяции экзопланет, такими как преобладание малых планет над крупными и тенденция образования планет-гигантов только вокруг звезд, богатых тяжелыми элементами, такими как кислород, углерод и железо. Астрономы называют эти тяжелые элементы металлами.
|
|
|
|
"Маленькие планеты встречаются часто, большие - редко. Для формирования больших планет нужны звезды, богатые металлами, а для малых планет - нет. Маленькие планеты имеют низкий эксцентриситет, а большие планеты имеют большой эксцентриситет", - объяснил Гилберт.
|
|
|
|
Совпадение тенденций в численности, металличности и эксцентриситете указывает на два различных пути формирования малых и больших планет.
|
|
|
|
"То, что мы видим изменение эксцентриситета орбит в одной и той же точке, говорит нам о том, что формирование этих планет-гигантов действительно сильно отличается от того, как образуются такие маленькие планеты, как Земля. Это действительно главное открытие, сделанное в этой статье", - сказал Гилберт.
|
|
|
|
Ученые полагают, что планеты образуются, когда маленькие космические камни сливаются в более крупные, пока в конечном итоге не образуется планета, которая может быть размером с Землю или, если ядро планеты очень большое, в 10 раз больше Земли. На данный момент планета достаточно велика, чтобы удерживать большое количество водорода и гелия, и становится газовым гигантом, подобным Юпитеру и Сатурну в нашей Солнечной системе.
|
|
|
|
Планеты крупнее Нептуна встречаются довольно редко, поскольку они должны подвергаться ускоренной аккреции - циклу обратной связи по накоплению водорода и гелия. Но обычно это может произойти только в том случае, если они также вращаются вокруг звезды, содержащей большое количество элементов тяжелее гелия.
|
|
|
|
Более крупные планеты с эксцентричными орбитами также указывают на более хаотичный период формирования, в течение которого планеты взаимодействуют посредством гравитационных сил, образуя некруглые орбиты. Например, эксцентричные планеты-гиганты, вероятно, чаще воздействуют на своих соседей, вызывая гигантские столкновения, подобные тому, которое привело к образованию Луны. В экзопланетных системах эти столкновения могут быть гораздо более ожесточенными, включая слияние двух планет, которые намного больше Земли.
|
|
|
|
"Удивительно, что нам удалось узнать об орбитах планет вокруг других звезд с помощью космического телескопа "Кеплер", - сказал Петигура. - Телескоп был назван в честь Йоханнеса Кеплера, который четыре столетия назад был первым ученым, осознавшим, что планеты в нашей Солнечной системе движутся по слегка эллиптическим, а не круговым орбитам.
|
|
|
|
"Его открытие стало важным моментом в истории человечества, потому что оно показало, что Солнце, а не Земля, находится в центре Солнечной системы. Я уверен, что Кеплер был бы рад узнать, что телескоп, названный в его честь, измерил тонкие формы орбит планет размером с Землю вокруг других звезд".
|
|
|
|
Источник
|
