|
Существуют и другие планеты, похожие на Землю
|
|
|
|
Новое исследование, проведенное учеными из Университета Райса Шо Сибатой и Андре Изидоро, представляет новую убедительную модель формирования суперземель и мини-Нептунов - планет, которые в 1-4 раза больше Земли и являются одними из наиболее распространенных в нашей галактике. Используя передовые методы моделирования, исследователи предполагают, что эти планеты возникают из отдельных колец планетезималей, что позволяет по-новому взглянуть на эволюцию планет за пределами нашей Солнечной системы. Результаты исследования были недавно опубликованы в Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
На протяжении десятилетий ученые спорили о том, как образуются суперземли и мини-Нептуны. Традиционные модели предполагают, что планетезимали — крошечные строительные блоки планет — формируются в обширных областях диска молодой звезды. Но Шибата и Изидоро выдвигают другую теорию: эти материалы, вероятно, собираются в узкие кольца в определенных местах диска, что делает формирование планет более организованным, чем считалось ранее.
|
|
|
|
"Эта статья особенно важна, поскольку в ней моделируется формирование суперземель и мини-Нептунов, которые считаются наиболее распространенными типами планет в галактике", - сказал Шибата, научный сотрудник отдела наук о Земле, окружающей среде и планетарных науках. "Один из наших ключевых выводов заключается в том, что пути формирования солнечной системы и экзопланетных систем могут иметь фундаментальное сходство".
|
|
|
|
|
|
|
Используя усовершенствованное моделирование N-образных тел — компьютерных моделей, которые анализируют, как объекты взаимодействуют под действием силы тяжести, — исследователи изучили формирование планет в двух различных областях: одна находится в пределах 1,5 астрономических единиц (а.е.) от звезды-хозяина, а другая - за пределами 5 а.е., вблизи линии водяного покрова. Моделирование отслеживало столкновения, рост и миграцию планетезималей на протяжении миллионов лет. Результаты показали, что суперземли образуются главным образом за счет планетезимальной аккреции во внутреннем диске, в то время как мини-Нептуны развиваются за линией снегов, главным образом за счет аккреции гальки.
|
|
|
|
"Наши результаты показывают, что суперземли и мини-Нептуны образуются не из непрерывного распределения твердого материала, а скорее из колец, которые концентрируют большую часть массы в твердых телах", - сказал Изидоро, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах. - Соответствующие исследования в Rice изучали аспекты этой идеи, но эта новая статья объединяет эти концепции в единую, целостную картину".
|
|
|
|
Модель исследователей успешно воспроизводит ключевые особенности экзопланетных систем, включая "долину радиуса" — заметную нехватку планет, которые примерно в 1,8 раза больше Земли. Вместо этого экзопланеты, как правило, делятся на две группы по размеру: примерно в 1,4 и 2,4 раза больше Земли. Их модель объясняет этот разрыв, предсказывая, что планеты, радиус которых менее чем в 1,8 раза превышает радиус Земли, в основном являются каменистыми суперземлями, в то время как более крупные - богатыми водой мини-Нептунами, что хорошо согласуется с наблюдениями в реальном мире.
|
|
|
|
Исследование также дает представление об однородности размеров, наблюдаемой в системах с несколькими планетами. Многие экзопланетные системы имеют форму "горошин в стручке", когда планеты в пределах одной системы поразительно похожи по размеру. Кольцевая модель естественным образом обеспечивает это единообразие, контролируя формирование и рост планет внутри соответствующих колец.
|
|
|
|
Расчеты Сибаты и Изидоро также согласуются с наблюдаемым распределением планетарных орбит, подтверждая идею о том, что планеты появляются в определенных местах, а не случайным образом разбросаны по диску.
|
|
|
|
Помимо объяснения этих наблюдений, модель также позволяет проводить прогностический анализ формирования планет и даже намекает на потенциальное существование других планет, похожих на Землю. Изидоро сказал, что, хотя это будет редкостью, скалистые планеты в обитаемой зоне могут образоваться в результате гигантских столкновений на поздней стадии, подобно тому, как образовались Земля и ее спутник.
|
|
|
|
"Мы можем продвинуть нашу модель дальше и использовать ее для составления прогнозов о типах планет, ожидаемых на эквивалентных расстояниях от Земли до Солнца - регионах, которые в настоящее время недоступны наблюдениям", — сказал Изидоро.
|
|
|
|
"Основываясь на наших прогнозах, примерно до 1% систем Суперземли и мини-Нептуна могут содержать планеты земного типа в пределах обитаемой зоны своих звезд. Хотя эта доля относительно невелика, учитывая, насколько распространены суперземли и мини-Нептуны, это означает, что на 300 солнцеподобных звезд приходится примерно одна планета земного типа".
|
|
|
|
Забегая вперед, отметим, что эти результаты могут иметь серьезные последствия для будущих исследований экзопланет.
|
|
|
|
"Эти прогнозы будут проверены с помощью будущих телескопов, что позволит получить важнейшее представление о формировании планет и их обитаемости", - сказал Сибата. "Если будущие наблюдения подтвердят наши прогнозы, это может полностью изменить наше понимание того, как формируются планеты — не только в нашей галактике, но и во всей Вселенной".
|
|
|
|
Источник
|
