|
Учёные научили его заглядывать в недра экзопланет
|
|
|
|
Чтобы понять, насколько хаотичной была ранняя Солнечная система, достаточно взглянуть на Луну. На ее поверхности, покрытой кратерами, видны следы многочисленных столкновений. Ранняя Солнечная система была похожа на поле обломков, где объекты сталкивались друг с другом в каскадах столкновений. То же самое должно быть верно для всех молодых солнечных систем, и в новой статье исследователи смоделировали столкновение двух массивных планет, чтобы увидеть, что произойдет.
|
|
|
|
Ядра некоторых массивных экзопланет могут содержать более 100 земных масс твердого вещества. Вероятно, эти планеты стали такими большими и содержали так много металла потому, что столкнулись и слились с ядрами множества экзопланет меньшего размера, каждое из которых содержит около 10 масс Земли.
|
|
|
|
В новом исследовании астрономы смоделировали столкновение между более молодым, меньшим по размерам газовым гигантом и более старым, более массивным газовым гигантом, чтобы увидеть, породило ли столкновение долгоживущие сейсмические волны, которые мог бы обнаружить JWST.
|
|
|
|
Исследование называется "Сейсмические колебания, вызванные гигантскими ударами на планетах-гигантах, которые можно увидеть на прямых изображениях". Ведущим автором является Дж.Дж. Занацци, физик-теоретик из Калифорнийского университета в Беркли, который изучает формирование планет.
|
|
|
|
|
|
|
В этой работе рассматриваются два вопроса. В одном из них спрашивается, вызывает ли подобное гигантское столкновение мощные и долгоживущие сейсмические волны, а во втором - может ли JWST их обнаружить.
|
|
|
|
JWST не может обнаружить сейсмические волны, но может с исключительной точностью определять изменения освещенности. Если сейсмические волны достаточно сильны, космический телескоп может обнаружить их по фотометрическим изменениям на планете-гиганте.
|
|
|
|
"В принципе, столкновения планетарного масштаба могут вызвать сейсмические колебания на непосредственно изображенных экзопланетах, которые могут быть обнаружены космическими миссиями, такими как JWST и Roman", - пишут авторы.
|
|
|
|
"Здесь мы показываем, что гигантское столкновение с молодым газовым гигантом вызывает долгоживущие сейсмические колебания, которые можно обнаружить фотометрически".
|
|
|
|
Они нацелились на конкретную экзопланету под названием Бета Живописца b, молодой супер-Юпитер с массой около 13 масс Юпитера. Возраст Беты Живописца b составляет всего от 12 до 20 миллионов лет. Система Беты Живописца и экзопланета являются предметом многочисленных исследований.
|
|
|
|
Исследования показывают, что планета обогащена металлами, вероятно, из-за "сильного планетарного обогащения", говорится в статье, опубликованной в 2019 году. Гигантская экзопланета содержит от 100 до 300 масс тяжелых металлов на Земле. В астрономии металлами называют все, что тяжелее водорода и гелия, в то время как тяжелые металлы тяжелее железа.
|
|
|
|
Исследователи подсчитали, что планета массой с Нептун и 17 массами Земли столкнулась и слилась с Бетой Живописца b.
|
|
|
|
"Огромные запасы тяжелых металлов на экзопланетах массой с Юпитер могут быть накоплены в результате гигантских столкновений", - объясняют авторы. "Столкновения и импульс, который они придают растущей планете, вызывают целый спектр сейсмических воздействий".
|
|
|
|
Они объясняют, что как только эта сейсмическая активность активизируется, она может сохраняться в течение периодов времени, аналогичных возрасту молодой планеты.
|
|
|
|
Исследователи обнаружили, что яркость Беты Живописца в будет изменяться в соответствии с индуцированными сейсмическими волнами. JWST обнаружил бы некоторые эффекты, если бы столкновение произошло в течение последних 9-18 миллионов лет.
|
|
|
|
Использование мощных фотометрических возможностей JWST открывает новый способ использования сейсмических волн для исследования недр экзопланет.
|
|
|
|
"Сейсмология открывает прямое окно в недра планет-гигантов", - пишут авторы. "Поскольку самые долгоживущие нормальные режимы имеют частоты, сравнимые с динамической частотой планеты..., измерение частоты ограничило бы объемную плотность планеты".
|
|
|
|
Они также говорят, что некоторые из этих наблюдений могут выявить "области стабильной стратификации, как это было сделано для Сатурна". Гравитационные измерения использовались для измерения внутренней структуры планет-гигантов, но этот метод может быть использован и на отдаленных планетах-гигантах, вращающихся вокруг других звезд.
|
|
|
|
Авторы объясняют, что их метод может иметь и другие применения. Его можно было бы использовать для обнаружения планетарных миграций.
|
|
|
|
"Столкновения - не единственный способ вызвать колебания на планетах-гигантах", - пишут авторы. "Горячие Юпитеры могут образовываться в результате миграции с высоким эксцентриситетом, процесса, при котором приливные гравитационные силы от звезды-хозяина возбуждают низкочастотную основную моду до больших амплитуд".
|
|
|
|
"Кривые инфракрасного излучения сильно эксцентричных массивных планет могут отличаться от возбужденных приливами f-мод", - заключают исследователи.
|
|
|
|
Источник
|
