Обнаружена газовая экзопланета-гигант в два раза массивнее Земли: ScienceAlert

Недавно взвешенная экзопланета поставила астрономов в тупик.

Проведя измерения очень маленькой экзопланеты размером с Юпитер под названием HD-114082b, ученые обнаружили, что ее характеристики не совсем соответствуют ни одной из двух популярных моделей формирования газовых планет-гигантов.

Проще говоря, он слишком тяжелый для своего возраста.

«По сравнению с принятыми в настоящее время моделями плотность HD-114082b в два-три раза превышает плотность молодого газового гиганта, которому всего 15 миллионов лет». объясняет астрофизик Ольга Захазы из Института астрономии Макса Планка в Германии.

Эта экзопланета, вращающаяся вокруг звезды HD-114082 на расстоянии около 300 световых лет, стала объектом интенсивной кампании по сбору данных. HD-114082b возрастом всего 15 миллионов лет является одной из самых молодых экзопланет, когда-либо обнаруженных, и понимание ее свойств может дать ключ к пониманию того, как формируются планеты — процесс, который до конца не изучен.

Чтобы всесторонне охарактеризовать экзопланету на основе ее влияния на родительскую звезду, необходимы два типа данных. 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, представляют собой запись того, насколько звезда колеблется на месте в ответ на гравитационное притяжение внешних планет. Если мы знаем массу звезды, амплитуда ее колебаний может дать нам массу экзопланеты.

В течение почти четырех лет исследователи собирали наблюдения за лучевой скоростью HD-114082. Используя собранные данные о транзитной и лучевой скорости, исследователи определили, что HD-114082b имеет аналогичный радиус. Юпитер — Но Юпитер в 8 раз массивнее. Это означает, что плотность экзопланеты почти вдвое больше, чем у Земли, и примерно в 10 раз больше, чем у Юпитера.

Размер и масса этой небольшой экзопланеты означают, что она вряд ли будет очень большой каменистой планетой; Верхний предел окружающих 3 радиус Земли И 25 участков суши.

У каменистых экзопланет также существует очень небольшой диапазон плотностей. Выше этого диапазона тело становится более интенсивнымИ гравитация планеты начинает удерживать важную атмосферу из водорода и гелия.

HD-114082b значительно превосходит эти параметры, а значит, является газовым гигантом. Но астрономы не знают, как это произошло.

«Мы думаем, что планеты-гиганты могли образоваться двумя возможными способами». говорит астроном Ральф Лённхардт MPIA. «Оба происходят внутри протопланетного диска из газа и пыли, распределенного вокруг молодой центральной звезды».

Оба метода называются «холодным стартом» или «горячим стартом». Считается, что при холодном старте экзопланета формируется, галька за галькой, из обломков диска, вращающегося вокруг звезды.

Части притягиваются сначала электростатически, а затем гравитационно. Чем больше масса, тем быстрее он растет, пока не станет достаточно массивным, чтобы вызвать неконтролируемое накопление водорода и гелия, двух самых легких элементов во Вселенной, создающих огромную газовую оболочку вокруг каменного ядра.

Учитывая, что газы теряют тепло по мере того, как они падают к ядру планеты и формируют атмосферу, это считается относительно прохладным вариантом.

Горячий старт также известен как нестабильность диска, и считается, что закрученная область нестабильности в диске схлопывается непосредственно сама на себя под действием силы тяжести. Полученный объект представляет собой полностью сформированную экзопланету без каменного ядра, поскольку газы сохраняют больше своего тепла.

Экзопланеты, которые испытывают холодный или горячий старт, должны охлаждаться с разной скоростью, что приводит к различным характеристикам, которые мы должны наблюдать.

Исследователи говорят, что характеристики HD-114082b не соответствуют модели с горячим стартом. Их размеры и масса больше соответствуют первичной аккреции. Но даже тогда он все еще довольно массивен для своих размеров. Либо он содержит необычное ядро, либо происходит что-то еще.

«Пока рано отказываться от идеи горячего старта», Лённхардт говорит. «Все, что мы можем сказать, это то, что мы до сих пор не очень хорошо понимаем формирование планет-гигантов».

Экзопланеты являются одной из трех известных нам планет моложе 30 миллионов лет, для которых астрономы получили измерения радиуса и массы. Пока все три кажутся несовместимыми с моделью нестабильности диска.

Три — это явно очень маленький размер выборки, но три из трех указывает на то, что первичное накопление, вероятно, является более распространенным из двух.

«Хотя для подтверждения этой тенденции необходимо больше таких планет, мы считаем, что теоретики должны начать пересматривать свои расчеты». Захозай говорит.

«Удивительно, как результаты наших наблюдений влияют на теорию формирования планет. Они помогают улучшить наши знания о том, как растут эти гигантские планеты, и говорят нам, где лежат пробелы в нашем понимании».

Исследование опубликовано в Астрономия и астрофизика.