Milžinų migracija | gamta

Milžinų migracija | gamta

Anonim

Dalykai

  • Astronomija ir astrofizika
  • Egzoplanetos
  • Kosmoso fizika

Karštų Jupiterių, didelių dujinių planetų, esančių arti orbitų aplink žvaigždes, kilmė nežinoma. Stebėjimai rodo, kad tokių planetų gausu žvaigždžių spiečiuose ir jos gali atsirasti susidūrus su kitais dangaus kūnais.

Karšti Jupiteriai yra reta ir ypatinga egzoplanetų klasė, kurios masė yra panaši į Jupiterio masę ir trumpi orbitos periodai, paprastai 4–5 dienos 1 . Pirmasis karštas Jupiteris buvo atrastas 2 1995 m., Ir nuo to laiko astronomai diskutavo apie fizinius procesus, atsakingus už jų gamybą. Kadangi karšti Jupiteriai yra kraštutiniausias planetų formavimosi rezultatas, jų kilmės atradimas žymiai pagerins mūsų supratimą apie tai, kaip surenkamos planetos ir kaip vystosi jų orbita. Rašymas astronomijoje ir astrofizikoje , Brucalassi ir kt . 3 nustato, kad karštų Jupiterių yra nuo penkių iki dešimties kartų daugiau žvaigždžių spiečiuose nei kitur Paukščių Take, ir autoriai pateikia scenarijaus, paaiškinančio tokių planetų gamybą, įrodymų.

Karšti Jupiteriai yra ypatingai sunkūs. Įsivaizduokite objektus, kurių spindulys svyruoja nuo pusės iki dvigubai didesnio nei Jupiteris, o atmosferos temperatūra yra nuo 1000 iki 3000 kelvinų. Ši temperatūra reiškia, kad daugelis karštų Jupiterių skleidžia daugiau infraraudonųjų spindulių nei kai kurios žvaigždės 4 .

Orbitinis karštų Jupiterių artumas savo žvaigždėms taip pat reiškia, kad jie patiria intensyvias gravitacines (potvynio) jėgas, kurios pailgina planetas į regbio kamuolio formą 5 . Šios jėgos sinchronizuoja planetų sukimąsi ir orbitos greitį panašiai kaip jėgos, veikiamos Mėnulyje, tokiu būdu, kad viena planetos pusė (dienos pusė) visada yra nukreipta į žvaigždę. Galingas vėjas gali pasiekti viršgarsinį greitį karšto Jupiterio 6 atmosferoje, pernešdamas šilumą iš dienos pusės į naktinę. Galiausiai pastebėta, kad kelios iš šių planetų praranda masę dėl intensyvios radiacijos, kurią gauna iš savo žvaigždžių šeimininkų 7 .

Trys savybės išskiria karšto Jupiterio populiaciją iš visų kitų egzoplanetų. Pirma, yra perteklius objektų, kurių orbita laikotarpiai yra trumpesni nei maždaug 10 dienų ir masė panaši į Jupiterio 1 . Antra, objektai retai turi palydovines planetas netoliese esančiose orbitose 8 . Pagaliau beveik trečdalis karštų Jupiterių turi orbitos kelius, kurie yra pasvirę jų žvaigždės pusiaujo 9 atžvilgiu, o kelios populiacijos planetos sukasi žvaigždei priešinga kryptimi.

Norėdami paaiškinti karštų Jupiterių egzistavimą, buvo pateiktos kelios hipotezės. Pavyzdžiui, jie galėjo susiformuoti arti savo žvaigždžių šeimininkų, nors šią mintį ginčija didžioji dalis mokslinės literatūros. Labiau tikėtinas paaiškinimas yra tai, kad jie susiformavo toli nuo savo žvaigždžių, o paskui migruoja į vidų.

Šią migraciją galėtų paaiškinti du pagrindiniai scenarijai. Pirma, karštas Jupiteris gali prarasti kampinį impulsą protoplanetinio disko, iš kurio jis sudarė 10, medžiagai . Antra, planeta gali keistis kampiniu pagreičiu su kitu dangaus kūnu (planeta, žvaigždžių palydovu ar artėjančia žvaigžde), metdama planetą į labai ekscentrinę orbitą 11, 12, 13 (procesas vadinamas dinamine migracija; 1 pav.). Tuomet, kai planeta pasiekia periastroną - arčiausią savo orbitos tašką aplink pagrindinę žvaigždę - potvynio jėgos ją deformuoja, o trintis išsklaido kampinį savo momentą kaip šiluma. Todėl planetos orbitos atstumas sumažėja, o jos orbitos forma tampa vis apskrito. Manau, kad šių dviejų scenarijų mišinys greičiausiai sukūrė daugiausiai karštų Jupiterių; šis mišinys sukėlė mūsų netikrumą dėl šių planetų kilmės.

Image

Brucalassi ir kt . 3 parodyta, kad egzoplanetų klasė, vadinama karštais Jupiteriais, gali susiformuoti dėl sąveikos su kitais dangaus kūnais. a. Protoplanetiniame diske susidaro dvi ar daugiau planetų - dulkės ir dujos, supančios naujagimio žvaigždę - toli nuo žvaigždės. b, disko medžiaga kaupiasi ne tik ant žvaigždės, bet ir ant planetų, kurių masės tampa panašios į Jupiterio mases. c ) Tam tikru momentu atsiranda dinaminis nestabilumas, kuris yra būdingos, nestabilios planetų konfigūracijos (parodyta) arba dėl artimojo dangaus kūno, pavyzdžiui, žvaigždės (nerodyta), rezultatas. d . Viena iš planetų yra pakelta labai ekscentrine orbita, tuo tarpu kitos arba plačiai skrieja, arba yra išstumtos. e . Kai ekscentriškai orbita aplink planetą eina arti žvaigždės, potvynio jėgos sukelia, kad jos orbita susitraukia ir tampa žiedinė. Rezultatas yra didelė planeta, kurios orbita yra trumpa: karštas Jupiteris.

Visas dydis

Brucalassi ir kolegos stebi žvaigždžių pavyzdį, esantį „atviroje“ grupėje M67, kurią sudaro maždaug 1 000 žvaigždžių 3 parsekių spinduliu (10 šviesmečių). Kalbant apie daugiausiai atvirų grupių, M67 yra gana senas (maždaug 4 milijardų metų, šiek tiek jaunesnis už mūsų Saulę). Kai tik apie 0, 5–1% į Saulę panašių žvaigždžių yra karštas Jupiteris 1, 14, 15, 16, autoriai teigia, kad tokias ekstremalias planetas lydi stebinantys 5, 6% jų pavyzdžio žvaigždžių. Šis rezultatas rodo, kad karštų Jupiterių gaminama didesniais kiekiais klasterio aplinkoje (kur žvaigždės dažnai susiduria vienas su kitu) nei bendrame mūsų Paukščių Tako žvaigždžių lauke. Be to, visi karšti Jupiteriai, kuriuos tyrė autoriai, turi ekscentriškas orbitas.

Tiek karštų Jupiterių gausa M67, tiek planetų ekscentrinės orbitos atitinka dinaminės migracijos, kurią inicijavo artėjanti žvaigždė, scenarijų. Tokiu atveju, kai žvaigždė praeina pro planetų sistemą, žvaigždės gravitacinis traukimas šiek tiek pakeis planetų orbitinius takus aplink žvaigždę-šeimininkę. Dėl a priori stabilios konfigūracijos net vienas žvaigždžių susidūrimas gali sėti nesantaikos sėkmę, o po kelių milijardų metų tai gali sukelti didelį sistemos nestabilumą 17 . Kartais šis nestabilumas gali mesti vieną iš planetų ant ekscentrinio ir pasvirusio orbitos kelio. Autoriai paskutiniame dinaminės migracijos etape stebi karštus Jupiterius, prieš tai planetų orbitos tapo visiškai apskritos.

„Brucalassi“ ir bendradarbių rezultatai atitinka ankstesnes prognozes 17, 18, padarytas tiriant žvaigždžių skrydžio poveikį planetoms; Tai yra gana dažni planetų sistemų įvykiai atviruose klasteriuose, tokiuose kaip M67. Tai yra retas pavyzdys egzoplanetiniuose stebėjimų, patvirtinančių prognozes, pavyzdžių - paprastai stebėjimo įrodymai skatina teorinius pokyčius. Autorių rezultatai taip pat rodo, kad tyrinėdami karštuosius Jupiterius atviroje klasteryje, galime gauti naudingos informacijos apie dinaminį migracijos procesą. Ši informacija astronomams leis patikrinti, ar panašus scenarijus lemia karšto Jupiterio susidarymą aplink žvaigždes kitur Paukščių Take, ir padės geriau suprasti potvynio jėgas.

Sužinojus daugiau apie žvaigždžių klasteriuose esančias planetas - pavyzdžiui, naudojant Kepler – K2 palydovą - bus galima nustatyti planetų orbitų polinkį, pasinaudojant spektroskopiniu reiškiniu, vadinamu Rossiter – McLaughlin efektu 19 . Taip pat galėsime ištirti planetų atmosferą ir išmatuoti jų cheminę sudėtį. Tikimasi, kad planetose, esančiose toli nuo žvaigždžių, bus daugiau vandens nei tose, kurios susidaro arti 20 . Todėl vandens turtingi dujų gigantai, esantys arti, ekscentriškų ir pasvirusių orbitų atviroje klasteryje, be dinaminės migracijos, paliktų mažai vietos alternatyviems formavimosi scenarijams. Po daugiau nei dviejų dešimtmečių mes galime pagaliau išspręsti karštų Jupiterių paslaptį.

Pastabos

  1. 1.

    Peržiūrėkite visas naujienas ir vaizdus

Susijusios nuorodos

Susijusios gamtos tyrimų nuorodos

  • Išorinės planetos: didesnės, nei turėtų būti

Komentarai

Pateikdami komentarą jūs sutinkate laikytis mūsų taisyklių ir bendruomenės gairių. Jei pastebite ką nors įžeidžiančio ar neatitinkančio mūsų taisyklių ar gairių, pažymėkite, kad tai netinkama.