Обнаружена экзопланета газового гиганта, плотность которой вдвое превышает плотность Земли
Недавно взвешенная экзопланета глубоко озадачила астрономов.
Проведя измерения очень молодой экзопланеты размером с Юпитер под названием HD-114082b, ученые обнаружили, что ее свойства не соответствуют ни одному из две популярные модели образования газовых планет-гигантов.
Проще говоря, она слишком тяжелая для своего возраста.
«По сравнению с принятыми в настоящее время моделями, HD-114082b примерно в два-три раза слишком плотный для молодого газового гиганта возрастом всего 15 миллионов лет», — объясняет астрофизик Ольга Захожай из Астрономического института Макса Планка в Германии.
Обращение вокруг звезды HD-114082 на расстоянии около 300 световых лет , экзопланета была предметом интенсивной кампании по сбору данных. Возраст HD-114082b всего 15 миллионов лет. Это одна из самых молодых экзопланет из когда-либо обнаруженных, и понимание ее свойств может дать ключ к пониманию того, как формируются планеты — процесс, который до конца не изучен.
Два типа данных необходим для всесторонней характеристики экзопланеты, основанной на влиянии, которое она оказывает на свою родительскую звезду. Транзитные данные — это запись того, как тускнеет свет звезды, когда перед ней проходит вращающаяся экзопланета. Если мы знаем, насколько яркая звезда, это слабое затемнение может показать размер экзопланеты.
Данные о лучевой скорости, с другой стороны, показывают, насколько звезда колеблется на месте в ответ на движение экзопланеты. гравитационный буксир. Если мы знаем массу звезды, то амплитуда ее колебаний может дать нам массу экзопланеты.
В течение почти четырех лет исследователи собирали наблюдения за лучевой скоростью HD-114082. Используя комбинированные данные о транзите и лучевой скорости, исследователи определили, что HD-114082b имеет такой же радиус, как Юпитер, но в 8 раз больше массы Юпитера. Это означает, что плотность экзопланеты примерно в два раза выше плотности Земли и почти в 10 раз выше плотности Юпитера.
Из-за размера и массы этой молодой экзопланеты маловероятно, что она будет сверхбольшой каменистой планетой; верхний предел для них составляет около 3 земных радиусов и 25 земных масс.
Скалистые экзопланеты также имеют очень небольшой диапазон плотности. Выше этого диапазона тело становится более плотным, и гравитация планеты начинает удерживать значительную атмосферу из водорода и гелия.
HD-114082b сильно превышает эти параметры, что означает, что это газовый гигант. Но астрономы просто не знают, как так получилось.
«Мы думаем, что планеты-гиганты могут формироваться двумя возможными способами», – говорит астроном Ральф Лаунхардт из MPIA. «И то, и другое происходит внутри протопланетного диска из газа и пыли, распределенного вокруг молодой центральной звезды».
Эти два способа называются «холодным стартом» или «горячим стартом». Считается, что при холодном старте экзопланета формируется, камешек за камнем, из обломков диска, вращающегося вокруг звезды.
Кусочки притягиваются сначала электростатически, а затем гравитационно. Чем большую массу он набирает, тем быстрее он растет, пока не станет достаточно массивным, чтобы вызвать неконтролируемую аккрецию водорода и гелия, самых легких элементов во Вселенной, в результате чего вокруг каменного ядра образуется массивная газовая оболочка.
Дано. газы теряют тепло по мере того, как они падают к ядру планеты и образуют атмосферу, это считается относительно прохладным вариантом.
Горячий старт также известен как нестабильность диска, и считается, что это происходит, когда закрученная область неустойчивости в диске прямо схлопывается само под действием силы тяжести. Получившееся тело представляет собой полностью сформированную экзопланету без каменистого ядра, где газы сохраняют больше своего тепла.
Экзопланеты, испытывающие холодный или горячий старт, должны охлаждаться с разной скоростью. производя отчетливые характеристики, которые мы должны иметь возможность наблюдать.
Свойства HD-114082b не соответствуют модели горячего старта, говорят исследователи; его размер и масса больше соответствуют аккреции ядра. Но даже тогда он все еще слишком массивен для своего размера. Либо у него необычно хлипкая сердцевина, либо происходит что-то еще.
«Еще слишком рано отказываться от идеи горячего старта, — говорит Лаунхардт. «Все, что мы можем сказать, это то, что мы до сих пор не очень хорошо понимаем формирование планет-гигантов».
Эта экзопланета — одна из трех известных нам планет моложе 30 миллионов лет, для которых астрономы имеют полученные измерения радиуса и массы. Пока что все три кажутся несовместимыми с моделью нестабильности диска.
Очевидно, что три — это очень маленький размер выборки, но три из трех предполагает, что, возможно, увеличение ядра может быть более распространенным из двух.
p>
«Несмотря на то, что для подтверждения этой тенденции необходимо больше таких планет, мы считаем, что теоретики должны начать пересматривать свои расчеты», – говорит Захожай.
«Удивительно, как результаты наших наблюдений учитываются в Теория формирования планет. Они помогают улучшить наши знания о том, как растут эти планеты-гиганты, и подсказывают нам, в чем заключаются пробелы в нашем понимании».
Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics. .
