Planeta pozasłoneczna z hipotetycznymi (możliwymi, ale niesprawdzonymi) księżycami wodonośnymi. Źródło zdjęcia: NASA / IPAC / R. Ból. Kliknij, aby powiększyć
W ciągu ostatniej dekady astronomowie wykorzystujący technikę polowania na planety, która mierzy niewielkie zmiany prędkości gwiazdy względem Ziemi, odkryli ponad 130 planet pozasłonecznych. Pierwszymi takimi planetami były gazowe olbrzymy, masa Jowisza lub większa. Po kilku latach naukowcy zaczęli wykrywać planety o masie Saturna. W sierpniu ubiegłego roku ogłosili odkrycie garstki planet mas Neptuna. Czy to mogą być super-Ziemie?
W niedawnym przemówieniu na sympozjum na temat planet pozasłonecznych astronom Carnegie Institution of Washington Alan Boss wyjaśnił możliwości.
Techniki polowania na prędkości radialne ostatnio przesunęły naszą zdolność odkrywania poniżej limitu masy Saturna do tego, co nazwalibyśmy limitem gigantów lodu.
Możemy teraz znaleźć planety blisko ich gwiazd, o masach porównywalnych do Urana i Neptuna (14 do 17 razy większa od masy Ziemi).
W dużej mierze wynika to z faktu, że Michel Mayor i jego koledzy mają nowy spektrometr w La Silla, który ma niespotykaną rozdzielczość spektralną do około 1 metra na sekundę. I myślę, że Geoff Marcy i grupa Paula Butlera są również bardzo blisko tego.
Ciekawe pytanie brzmi: czym są te rzeczy? Czy są lodowymi gigantami, którzy utworzyli kilka jednostek AU i wyemigrowali do nich, czy też są czymś innym? Niestety nie wiemy dokładnie, jakie są ich masy. Co ważniejsze, tak naprawdę nie wiemy, jaka jest ich gęstość. Mogą więc być skałami o masie 15 Ziemi lub lodowymi gigantami o masie 15 Ziemi.
To, co naprawdę musimy zrobić, to pozwolić ludziom wyjść i odkryć kolejne 7. Jak dotąd mamy 3. Gdybyśmy mieli w sumie 10, będziemy mieli wystarczająco dużo, aby przynajmniej jeden z nich przeszedł przez jego gwiazdę, a wtedy będziemy mogli dowiedzieć się, jaka jest jego gęstość.
Myślę jednak, że istnieje spora szansa, że mogą to być zupełnie nowa klasa planet: super-Ziemie. Powodem, dla którego twierdzę, jest to, że przynajmniej w 2 systemach, w których zostały odnalezione, tym „gorącym Neptunom” towarzyszy większa planeta o masie Jowisza z dłuższą orbitą.
Jeśli planety o mniejszej masie są lodowymi gigantami, które uformowały się z dala od ich gwiazd, chyba że masz jakiś wysoce wymyślny scenariusz, nie wyobrażasz sobie, by w końcu migrowały do wewnątrz, mijając większych facetów. Systemy te wyglądają bardziej jak nasz własny układ słoneczny, w którym macie niskokaloryczne osoby wewnątrz gazowych gigantów.
Planety w systemie takim jak nasz prawdopodobnie nie ulegały bardzo dużej migracji. Twierdziłbym więc, że być może ci faceci są obiektami, które powstały w gazowych gigantach i migrowały tylko w niewielkim stopniu, aż w końcu udało nam się je wykryć za pomocą krótkoterminowych badań spektroskopowych.
Na poparcie tego pomysłu jest praca teoretyczna autorstwa George'a Wetherilla z Carnegie sprzed prawie 10 lat, gdzie dokonał on obliczeń procesu akumulacji planet skalistych. Często odkrywał, że w masach tego, co się wydostało, rozprzestrzeniało się całkiem sporo, ponieważ akumulacja to bardzo stochastyczny proces. Za typowe parametry, jakie stosował, pod koniec 100 milionów lat otrzymywałby nie tylko obiekty o masie 1 Ziemi, ale także obiekty o masie do 3 mas Ziemi.
Cóż, w tamtych czasach przyjął do swoich obliczeń dość niską gęstość powierzchni w 1 AU, gdzie formowały się te planety. Biorąc pod uwagę to, co wiemy teraz, jeśli chcesz być w stanie wykonać Jowisz w 5 AU przy użyciu modelu akrecji rdzeniowej formacji planetarnej, musisz zwiększyć gęstość w dysku protoplanetarnym o współczynnik około 7 razy większy niż Wetherill przybrany.
To skaluje się bezpośrednio z masą planet, których można się spodziewać w wyniku. Więc jeśli ponownie wykonasz te obliczenia, zakładając wyższą gęstość początkową, górna granica masy planet wewnętrznych będzie wynosić od 3 mas Ziemi, czyli tego, co uzyskał Wetherill, aż do 21 mas Ziemi. Jest to w zakresie tego, co szacujemy dla tych nowo odkrytych gorących obiektów o masie Neptuna.
Być może tak naprawdę to, co naprawdę widzimy, to nowa klasa obiektów, superziemi, a nie lodowe olbrzymy.
Oryginalne źródło: NASA Astrobiology
