Nowe badanie: Tajemnica różnych gęstości sub-Neptunów a ich orbity i kolizje z planetami.

WarsawWiele gwiazd w naszej galaktyce posiada wokół siebie planety. Najczęściej spotykane z nich to tzw. subneptuny, które są rozmiarowo pomiędzy Ziemią a Neptunem. Określenie ich gęstości jest trudne. Naukowcy stosują dwie metody do pomiaru ich masy: metodę TTV, czyli wariacje czasów tranzytów, oraz metodę prędkości radialnej. Zaobserwowali, że te metody dają różne wyniki w kwestii gęstości.

Naukowcy z NCCR PlanetS, Uniwersytetu Genewskiego oraz Uniwersytetu w Bernie przeprowadzili badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Oto podsumowanie ich najważniejszych odkryć:

Badania wskazują, że istnieją dwa rodzaje planet typu sub-Neptun: gęste i mniej gęste. Przy pomiarze ich gęstości, metoda Wariacji Czasu Tranzytu (TTV) często daje niższe wartości gęstości niż metoda prędkości radialnej. Dodatkowo, systemy badane za pomocą TTV często okazują się być w rezonansie orbitalnym.

Egzoplanety, które mają wielkość pomiędzy Ziemią (około 6 400 km promienia) a Neptunem (około 25 000 km promienia), nazywane są sub-Neptunami. Około 30% do 50% gwiazd podobnych do naszego Słońca ma przynajmniej jednego sub-Neptuna. Aby ustalić ich gęstość, naukowcy określają ich masę i rozmiar. Jedna z metod, nazwana TTV, śledzi zmiany w czasie, w którym planety przechodzą przed swoją gwiazdą, spowodowane przez siły grawitacyjne innych planet. Inna metoda, zwana prędkością radialną, mierzy zmiany prędkości gwiazdy, wywołane przez orbitujące planety.

Zespół naukowców z NCCR PlanetS, UNIGE i UNIBE zajął się tym zagadnieniem i odkrył, że różnica ta wynika z przyczyn fizycznych, a nie z błędów pomiarowych. Ustalili, że systemy badane metodą TTV często mają planety w rezonansie, co oznacza, że stosunek ich okresów orbitalnych jest prostym ułamkiem. Przykładowo, jedna planeta może okrążyć gwiazdę dwa razy, podczas gdy inna zrobi to tylko raz. Kilka rezonujących planet może tworzyć wzór nazywany rezonansami Laplace'a.

Zobacz również:

Wczoraj · 23:37

Zimowe susze zagrażają migracji i przeżyciu ptaków

Adrien Leleu, jeden z autorów badania, zasugerował, że może istnieć związek między gęstością planety a jej wzorcami orbitalnymi. Aby to potwierdzić, naukowcy musieli unikać zniekształceń w swoich danych. Większe, lżejsze planety trudniej jest wykryć za pomocą metody prędkości radialnej, ponieważ potrzeba więcej czasu na ich zarejestrowanie. Ten opóźniony czas wykrycia może prowadzić do pominięcia takich planet i braku analizy, ponieważ ich masa jest nieznana. To może zniekształcać badania, pokazując skłonność do wykrywania planet o większej masie i większej gęstości za pomocą tej techniki.

Po oczyszczeniu danych, naukowcy przeprowadzili testy statystyczne. Odkryli, że subneptuny w układach z rezonansami orbitalnymi mają mniejszą gęstość niż te w układach bez rezonansów orbitalnych, niezależnie od tego, jak mierzona jest ich masa.

Badanie wskazuje na kilka przyczyn tego związku. Główna teoria dotyczy formowania się systemów planetarnych. Początkowo wszystkie systemy mogą się formować w stanie, w którym orbity planet są ze sobą powiązane. Jednak tylko 5% tych systemów pozostaje stabilnych z upływem czasu. Reszta staje się niestabilna, co prowadzi do kolizji między planetami. Te zderzenia powodują, że planety łączą się i stają się gęstsze. Po połączeniu planety osiadają w nowych, niezwiązanych orbitach.

Yann Alibert z Uniwersytetu w Bernie stwierdził, że modele komputerowe dotyczące formowania się planet i ich ewolucji sugerują, iż planety w rezonansie są zazwyczaj mniej gęste. Badania pokazują również, że większość układów planetarnych przeszła przez duże zderzenia, podobne do tego, które doprowadziło do powstania naszego Księżyca, ale często znacznie bardziej intensywne.

Badania ukazują, dlaczego subneptuny różnią się gęstością. Ta nowa wiedza wzbogaca nasze pojmowanie, jak systemy planetarne powstają i ewoluują.