Kaip gali būti tokios skirtingos tam tikrais aspektais planetos, turinčios skirtingą tankį? Remiantis nauju tyrimu, kaltas gali būti katastrofiškas susidūrimas.
Mūsų Saulės sistemoje visos vidinės planetos yra maži akmeniniai pasauliai, kurių tankis yra panašus, o išorinės planetos yra dujų milžinai, turintys panašų tankį. Tačiau ne visos saulės sistemos yra tokios kaip mūsų.
Keplerio misija per devynerius eksploatavimo metus atrado daugybę egzoplanetų. Šios misijos dėka dabar mes žinome apie 2 000 patvirtintų egzoplanetų, turinčių mažiau nei tris Žemės spindulius. Ir nors šių 2000 planetų dydžiai yra gana siauri, jų tankis gali labai skirtis.
Naujuosius straipsnius leidinyje „Gamtos astronomija“ paskelbė „Istituto Nazionale Di Astrofisica“ (INAF) astronomai Aldo S. Bonomo ir Mario Damasso bei astrofizikos centras | Harvardo ir Smithsoniano (CfA) astrofizikas Li Zengas. Tyrime taip pat dalyvavo nemaža kolegų, kurių per daug, kad būtų galima juos išvardyti, komanda.
Kai kurių iš 2000 anksčiau minėtų egzoplanetų tankis yra mažesnis nei dujų milžino Neptūno, kurį sudaro mažo tankio lakieji lakūnai, o kai kurių tankis yra didesnis nei Žemės, kurią sudaro daugiausia uolienos (apie 32% geležies). Naujame tyrime egzoplanetos buvo tiriamos „Kepler-107“ sistema, kad būtų galima suprasti, kaip tos pačios sistemos ir panašių dydžių planetos gali turėti tokį platų tankį.
Komanda sutelkė dėmesį į „Kepler-107“ sistemą, nes joje yra keturios Neptūno dydžio planetos: Kepler-107b, c, d ir e. Dviejų vidinių planetų - 107b ir 107c - spinduliai yra beveik vienodi - 1,5 ir 1,6 žemės spinduliai, tačiau 107c yra daugiau nei dvigubai tankesnis nei 107b. Kaip šie dvyniai, kurie yra labai kompaktiškos planetų sistemos dalis, gali turėti tokias skirtingas kompozicijas?
„Tai yra viena iš daugelio įdomių egzoplanetų sistemų, kurias atrado ir apibūdino Kepler kosminis teleskopas“.
Li Zeng, Harvardo universiteto Žemės ir planetų mokslų katedra.
Trumpas atsakymas yra tas, kad jie susiformavo labai skirtingomis sąlygomis, arba kad po formavimo įvyko kažkas dramatiško, kad taip drastiškai pakeistų jų tankį.
Iki Keplerio astronomai turėjo tik savo Saulės sistemą. O mūsų sistemoje atrodo, kad Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas susidarė protoplanetinio disko išoriniuose galuose iš šaltų ledų ir dujų, kurios sudarė didžiąją dalį medžiagos išorinėje Saulės sistemoje. Jaunos Saulės sistemos vidiniuose aukštuose uolingos planetos buvo sudarytos iš medžiagų, kurios išgyveno saulės spinduliuotę, pavyzdžiui, silikatų ir geležies.
Bet Keplerio misija parodė mums, kad tai, ką mes laikome norma, būtent savo Saulės sistema, yra tik vienas kelias, kurį gali nuvesti Saulės sistemos. Kepleris atrado daugybę vadinamųjų „karštųjų jupiterių“, didelių, dujinių pasaulių, kurie skrieja labai arti savo žvaigždės. Šie masyvūs dujų milžinai negalėjo susiformuoti taip arti savo žvaigždžių, nes dujos, iš kurių jie susiformavo, nebūtų išgyvenę tokiame arti savo žvaigždės. Jie turėjo susiformuoti toliau, o paskui migravo.
Yra įrodymų, kad Jupiteris susiformavo mūsų Saulės sistemos išoriniuose pakraščiuose, tada migravo arčiau Saulės, prieš surasdamas kelią į dabartinę savo orbitą. Bet kiek mes žinome, vidinės uolinės planetos neemigravo: jos susiformavo vidinėje Saulės sistemoje ir liko čia.
„Kepler 107“ sistema mums taip pat parodo, kad saulės sistemos gali formuotis kitaip nei mūsų pačių, ir kad katastrofiškas dviejų pasaulių susidūrimas gali pakeisti jų tankį.
Keplerio 107b ir 107c žemės spinduliai yra 1,53 ir 1,59, o orbitos periodai yra 3,18 ir 4,9 dienos, tačiau tankis yra atitinkamai 5,3 ir 12,65 gramo kubiniame centimetre. Ką gali paaiškinti didžiuliai tankių skirtumai? Jei saulės spinduliuotė būtų atsakinga už virinant lakiųjų medžiagų kiekį, ar tai nebūtų paveikta abiejų planetų? Taip pat išorinė planeta turi didesnį tankį, o ne vidinė.
Astronomų komanda teigia, kad skirtingą tankį lemia katastrofiškas susidūrimas.
Jie, jų manymu, nutiko taip, kad Kepler 107c, išorinė ir tankesnė planeta, patyrė katastrofišką susidūrimą, kuris nuvalė jos silikatinį apvalkalą ir liko tik geležies šerdis.
„Tai yra viena iš daugelio įdomių egzoplanetų sistemų, kurias atrado ir apibūdino Kepler kosminis teleskopas“, - sakė Li Zeng iš Harvardo. Šis atradimas patvirtino ankstesnį teorinį darbą, teigiantį, kad milžiniškas poveikis tarp planetų suvaidino svarbų vaidmenį formuojant planetas. Tikimasi, kad TESS misijoje bus rasta daugiau tokių pavyzdžių. “
Planetų susidūrimai nėra nauja idėja. Įrodymai rodo, kad Žemės mėnulis buvo sukurtas katastrofiško susidūrimo tarp Žemės ir kito kūno, vadinamo Theia, rezultatas. Šis naujas tyrimas rodo, kad jie gali būti daug dažnesni, nei manyta.
Jei planetų sistemose katastrofiški sutrikimai įvyksta dažnai, tada astronomai prognozuoja radę daugybę kitų pavyzdžių, tokių kaip Kepler-107, nes vis didesnis egzoplanetų tankis nustatomas tiksliau.
Šaltiniai:
- Tyrimo dokumentas: Milžiniškas smūgis, kaip tikėtina skirtingų dvynių Kepler-107 egzoplanetų sistemos kilmė
- Pranešimas spaudai: Egiplanetų susidūrimas
- Vikipedija: „Kepler-107“
- „Cal-Tech“: „Karšti Jupiteriai“
- Vikipedija: karštas Jupiteris
