Nowe badania pomagają wyjaśnić, jak dramatyczne przechylenia mogą wpływać na orbity egzoplanet.
(Zdjęcie: © Sarah Millholland / NASA / JPL-Caltech)
Nowe badania dowodzą, że wiele obcych planet wokół gwiazd, takich jak nasze Słońce, jest potencjalnie wyjątkowo pochylonych, co prowadzi do dramatycznych wahań między ekstremalnymi zimami i latami.
NASA Statek kosmiczny Kepler ujawniło, że około 30 procent gwiazd podobnych do naszego Słońca posiada super-Ziemie. Jak sama nazwa wskazuje, super-Ziemie są nieco większe od Ziemi, o masie około dwa do dziesięciu razy większej od Ziemi.
Znalezione do tej pory super-Ziemie również zwykle leżą stosunkowo blisko swoich gwiazd, zgodnie z oświadczeniem na temat nowej pracy, ukończenie orbity zajmuje mniej niż 100 dni. Dla porównania, Merkury zajmuje około 88 dni wokół Słońca.
Co dziwne, wiele z tych super-Ziem znajduje się prawie - ale nie całkiem - w naturalnie stabilnych związkach znanych jako rezonanse orbitalne, które występują, gdy ciała orbitujące wywierają na siebie regularny wpływ grawitacyjny. Na przykład rezonans orbitalny Plutona i Neptuna prowadzi Plutona do wykonania dwóch okrążeń wokół Słońca w czasie, gdy Neptuna okrąża trzy razy. W przeciwieństwie do tego, wiele super-Ziem jest w parach, które są w pobliżu takich rezonansów orbitalnych, ale ich nie ma.
Teraz naukowcy sugerują, że potencjalną odpowiedzią na tę tajemnicę jest to, że takie światy są bardzo pochylone. „Jeśli to prawda, oznacza to, że ich pory roku są ekstremalne, a ich pogoda i klimat będą również dotknięte nietrywialnie”, powiedziała Space.com autorka badań Sarah Millholland, astronom z Yale University w Connecticut.
Poprzednie badania sugerowały, że gdy planety zbliżają się do rezonansu orbitalnego, przyciąganie grawitacyjne ich gwiazd na te światy może skutkować siłami pływowymi, które mogą odprowadzać energię z dala od ich ruchów orbitalnych, przekształcając ją w ciepło i uniemożliwiając tym światom synchronizację ich orbit . Jednak wcześniejsze prace wykazały, że takie siły pływowe same w sobie nie są wystarczająco silne, aby zapobiec rezonansowi orbitalnemu, twierdzą naukowcy.
Naukowcy przeprowadzili symulacje komputerowe modelujące to, co dzieje się, gdy bieguny tych planet przechylają się względem ich orbit. Odkryli, że przy wysokich przechyłach osiowych siły pływowe „są niezwykle wydajne w odprowadzaniu energii orbitalnej do ciepła na planetach”, Millholland powiedział w oświadczeniu.
Im większe nachylenie osiowe, tym większa zmienność ilości światła słonecznego docierającego do różnych części planety w ciągu roku. Osiowe nachylenie Ziemi o około 23,5 stopnia powoduje pory roku; Ekstremalne pochylenie osi Urana wynoszące 98 stopni pozostawia zimową stronę planety w całkowitej ciemności przez 21 lat, a stronę letnią w stałym świetle dziennym przez ten sam czas.
„Do tej pory typowym założeniem było to, że blisko położone egzoplanety mają zerowe przechylenie osiowe”, powiedział Millholland dla Space.com. „Nasze badanie sugeruje inaczej”.
Zjawisko odkryte przez naukowców może również prowadzić do nadzwyczajnych ilości ciepła w tych egzoplanetach. Podobny efekt powoduje, że księżyc Jowisza Io "ma ekstremalną aktywność wulkaniczną; jest to najbardziej aktywne geologicznie ciało w Układzie Słonecznym - powiedział Millholland.
Naukowcy „nie sugerują, że bieguny spinowe wszystkich egzoplanet są mocno przechylone”, zauważył Millholland. Jednakże, jeśli znaczna część jest, to wyjaśniałoby, dlaczego tak wiele bliskich super-Ziemi ma orbity, które astronomowie wykryli, powiedziała.
Millholland powiedział, że naukowcy analizują teraz, w jaki sposób ogrzewanie związane z dużym przechyleniem osiowym może wpływać na struktury tych planet. Egzoplanety o wysokich przechyłach osiowych powinny posiadać sygnatury cieplne wykrywalne przez przyszłe misje kosmiczne, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, dodali naukowcy.
Naukowcy szczegółowo ich ustalenia online 4 marca w czasopiśmie Nature Astronomy.
- Weird World: Evaporating Exoplanet's Orbit Is Misal Wyrównany | Przestrzeń
- „Lava Planet” wielkości Ziemi z 8,5-godzinnym rokiem wśród najszybszych w historii
- Znaleziony! „Młody Jowisz”, najmniejsza egzoplaneta widziana bezpośrednio przez teleskop
