Блог

Не похожая ни на что другая планета

Масса ядра гигантской экзопланеты WASP-107b намного ниже, чем считалось необходимым для создания огромной газовой оболочки, окружающей планеты-гиганты, такие как Юпитер и Сатурн, как выяснили астрономы из Университета Монреаля.

Это интригующее открытие доктора философии Студентка Кэролайн Пиаулет из Института исследований экзопланет UdeM (iREx) предполагает, что планеты-газовые гиганты образуются намного легче, чем считалось ранее.

Пиауле является частью новаторской исследовательской группы профессора астрофизики UdeM Бьёрна Беннеке, которая в 2019 году объявила о первом обнаружении воды на экзопланете, расположенной в обитаемой зоне своей звезды.

Опубликованный сегодня в Astronomical Journal вместе с коллегами из Канады, США, Германии и Японии новый анализ внутренней структуры WASP-107b «имеет большое значение», - сказал Беннеке.

«В этой работе рассматриваются самые основы того, как планеты-гиганты могут формироваться и расти», - сказал он. «Это является конкретным доказательством того, что массивная аккреция газовой оболочки может быть запущена для ядер, которые намного менее массивны, чем считалось ранее».

Такой же большой, как Юпитер, но в 10 раз легче

WASP-107b был впервые обнаружен в 2017 году вокруг WASP-107, звезды примерно в 212 световых годах от Земли в созвездии Девы. Планета очень близка к своей звезде - более чем в 16 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Размером с Юпитер, но в 10 раз легче, WASP-107b - одна из известных экзопланет с наименьшей плотностью: астрофизики назвали этот тип планет "супер-слоеным" или "сахарной ватой".

Пиауле и ее команда впервые использовали наблюдения WASP-107b, полученные в обсерватории Кек на Гавайях, чтобы более точно оценить его массу. Они использовали метод лучевых скоростей, который позволяет ученым определять массу планеты, наблюдая колебательное движение ее звезды из-за гравитационного притяжения планеты. Они пришли к выводу, что масса WASP-107b составляет примерно одну десятую массы Юпитера, или примерно в 30 раз больше массы Земли.

Затем команда провела анализ, чтобы определить наиболее вероятную внутреннюю структуру планеты. Они пришли к удивительному выводу: при такой низкой плотности планета должна иметь твердое ядро, не более чем в четыре раза превышающее массу Земли. Это означает, что более 85 процентов его массы заключено в толстом слое газа, окружающем это ядро. Для сравнения, Нептун, который имеет массу, аналогичную WASP-107b, имеет только от 5 до 15 процентов своей общей массы в газовом слое.

«У нас было много вопросов о WASP-107b, - сказал Пиауле. «Как могла образоваться планета с такой низкой плотностью? И как она удерживала свой огромный слой газа от утечки, особенно учитывая близость планеты к своей звезде?

«Это побудило нас провести тщательный анализ, чтобы определить историю его формирования».

Газовый гигант в процессе становления

Планеты образуются в диске из пыли и газа, который окружает молодую звезду, называемую протопланетным диском. Классические модели образования планет-газовых гигантов основаны на Юпитере и Сатурне. В них твердое ядро, по крайней мере, в 10 раз массивнее Земли, необходимо для накопления большого количества газа до того, как диск рассеется.

Считалось, что без массивного ядра планеты-газы-гиганты не могут преодолеть критический порог, необходимый для создания и сохранения своих больших газовых оболочек.

Как же тогда объяснить существование WASP-107b, у которого гораздо менее массивное ядро? Профессор Университета Макгилла и член iREx Ева Ли, всемирно известный эксперт по сверхмягким планетам, таким как WASP-107b, выдвигает несколько гипотез.

«Для WASP-107b наиболее правдоподобным сценарием является то, что планета сформировалась далеко от звезды, где газ в диске достаточно холодный, чтобы газовая аккреция могла происходить очень быстро», - сказала она. «Позже планета смогла переместиться в свое текущее положение либо за счет взаимодействия с диском, либо с другими планетами в системе».

Открытие второй планеты, WASP-107c

Наблюдения Кека за системой WASP-107 охватывают гораздо более длительный период времени, чем предыдущие исследования, что позволило исследовательской группе под руководством UdeM сделать дополнительное открытие: существование второй планеты, WASP-107c, с массой около одна треть от Юпитера, что значительно больше, чем у WASP-107b.

WASP-107c также находится намного дальше от центральной звезды; на полный оборот вокруг него уходит три года по сравнению с 5,7 днями для WASP-107b. Также интересно: у этой второй планеты высокий эксцентриситет, то есть ее траектория вокруг звезды скорее овальная, чем круговая.

«WASP-107c в некоторых отношениях сохранил память о том, что происходило в его системе», - сказал Пиауле. «Его большой эксцентриситет намекает на довольно хаотическое прошлое, с взаимодействиями между планетами, которые могли привести к значительным смещениям, таким как предполагаемое для WASP-107b».

Еще несколько вопросов

Помимо истории формирования, вокруг WASP-107b есть еще много загадок. Исследования атмосферы планеты с помощью космического телескопа Хаббл, опубликованные в 2018 году, выявили один сюрприз: в ней очень мало метана.

«Это странно, потому что для этого типа планет метана должно быть много», - сказал Пио. «Сейчас мы повторно анализируем наблюдения Хаббла с новой массой планеты, чтобы увидеть, как это повлияет на результаты, и изучить, какие механизмы могут объяснить разрушение метана».

Молодой исследователь планирует продолжить изучение WASP-107b с запуском космического телескопа Джеймса Уэбба в 2021 году, который даст гораздо более точное представление о составе атмосферы планеты.

«Экзопланеты, подобные WASP-107b, не имеющие аналогов в нашей Солнечной системе, позволяют нам лучше понять механизмы формирования планет в целом и возникающее в результате разнообразие экзопланет», - сказала она. «Это побуждает нас изучить их более подробно».

Источник

  • января 19, 2021
  • 57
Оцените материал
(0 голосов)
Академия МакроСознания

Сообщество просветленных людей

Оставайтесь на связи

Последние публикации

Самые Читаемые

Будем на связи!

Подписывайтесь на новостную рассылку от Академии МакроСознания, будьте в курсе самых свежих новостей проекта!

Пожалуйста, включите javascript для отправки этой формы

Скоро!

Поиск