Umjetnikov dojam mnoštva egzoplaneta slične veličine. (Slika: NASA/JPL-Caltech)
Dihotomija se javlja tijekom prvih 50 milijuna godina planetarne povijesti. Simulacije superračunala dale su objašnjenje zašto su toliko egzoplaneta ili super-Zemlje ili mini-Neptuni, s nekoliko planeta između.
Egzoplanete mogu biti različitih veličina i masa. Kad biste na grafikon iscrtali koliko su planeta svake veličine otkrili astronomi, pronašli biste dva vrha: jedan na 1,4 puta većem polumjeru Zemlje , a drugi na 2,4 puta većem polumjeru Zemlje. Između njih nalazi se udubljenje ili dolina, na oko 1,8 polumjera Zemlje, što ukazuje na relativnu oskudnost planeta te veličine.
Ova “dolina radijusa” ne pojavljuje se slučajno; nešto se događa što znači da se dva ili tri puta rjeđe nalaze planeti koji su 1,8 puta veći od Zemlje. Nove simulacije superračunala, koje je napravio tim predvođen Andréom Izidorom, planetarnim znanstvenikom sa Sveučilišta Rice u Teksasu, modelirale su prvih 50 milijuna godina postojanja tipičnog planetarnog sustava kako bi procijenile dvije vodeće hipoteze za objašnjenje razlike u veličinama planeta.Y SOUND
Jedna je hipoteza da razlike u sastavu između stjenovitih super-Zemlji i mini-Neptuna bogatih vodikom i vodom prvenstveno dovode do formiranja planeta određenih veličina. Druga hipoteza je da super-Zemlje započinju život kao mini-Neptuni, ali gube svoju gustu atmosferu dok migriraju bliže svojoj zvijezdi zbog gravitacijskih interakcija.
Nove simulacije podržavaju model migracije i također objašnjavaju zašto često nalazimo lance egzoplaneta slične veličine u orbitama koje znanstvenici nazivaju gotovo rezonantnim. Rezonancija se događa kada orbitalni periodi planeta budu višestruki; na primjer, vanjski planet može kružiti jednom za svake dvije orbite unutarnjeg planeta. Nove simulacije superračunala potvrđuju da migracija planeta unutar golemog diska prašine i plina mladog zvjezdanog sustava uzrokuje rezonantne lance svjetova, poput “graška u mahuni”.
Međutim, astronomi znaju da protoplanetarni disk koji dopušta ovu migraciju ne traje vječno. Kako mlada zvijezda počinje stvarati više energije, njezin vjetar radijacije otpuhuje disk; kako se disk rasipa, planeti se destabiliziraju, potičući sudare između svjetova i manjih protoplaneta.
“Migracija mladih planeta prema njihovim zvijezdama domaćinima stvara prenapučenost i često rezultira kataklizmičkim sudarima koji planetima oduzimaju atmosfere bogate vodikom”, rekao je Izidoro u izjavi . “To znači da su ogromni udari, poput onog koji je formirao naš mjesec , vjerojatno generički ishod formiranja planeta.”
Simulacije su otkrile da migracija planeta, naknadna orbitalna destabilizacija i gubitak guste planetarne atmosfere, sve se urotilo da se preferirano stvore dvije populacije planeta: super-Zemlje koje su stjenovite i suhe, i mini-Neptuna koji nisu migrirali kao daleko prema unutra i sposobni su zadržati svoju gustu atmosferu vodika i vode.
“Vjerujem da smo prvi koji su objasnili dolinu radijusa koristeći model formiranja planeta i dinamičke evolucije koji samodosljedno uzima u obzir višestruka ograničenja promatranja”, rekao je Izidoro. “Također smo u mogućnosti pokazati da je model formiranja planeta koji uključuje goleme udare u skladu sa značajkom egzoplaneta kao grašak u mahuni.”
Ova karakteristika “graška u mahuni” obično se nalazi u planetarnim sustavima kao što je TRAPPIST-1, koji je dom sedam stjenovitih svjetova sličnih veličina u bliskim, rezonantnim orbitama jedan s drugim. Nova otkrića sugeriraju da bismo trebali očekivati da ćemo u budućnosti pronaći mnogo više sustava s više planeta s planetima slične veličine u rezonantnim orbitama.
Izvor/Autor: Space.com / Keith Cooper
