Kako sta lahko dva planeta, podobna v nekaterih pogledih, tako različna gostota? Po novi raziskavi je lahko kriv katastrofalno trčenje.
V našem Osončju so vsi notranji planeti majhni skalnati svetovi s podobno gostoto, zunanji planeti pa plinski velikani s svojo podobno gostoto. Niso pa vsi sončni sistemi takšni kot naši.
V devetih letih delovanja je misija Kepler odkrila najrazličnejše eksoplanete. Zahvaljujoč tej misiji zdaj vemo za 2000 potrjenih eksoplanetov, ki imajo manj kot tri zemeljske polmere. In čeprav ima teh 2000 planetov precej tesen obseg velikosti, se lahko njihova gostota zelo razlikuje.
Nov prispevek sta v Nature Astronomy objavila astronoma Aldo S. Bonomo in Mario Damasso iz Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF) ter Center za astrofiziko | Harvard & Smithsonian (CfA) astrofizik Li Zeng. V raziskavo je sodelovala tudi številna skupina sodelavcev, ki jih je bilo preveč.
Nekateri od 2.000 prej omenjenih eksoplanetov imajo gostoto nižjo od plinskega velikana Neptuna, ki je sestavljen iz hlapnih teles z nizko gostoto, nekateri pa imajo gostoto višjo od Zemlje, ki je sestavljena večinoma iz kamnin (približno 32% železa.) Nova študija je preučila eksoplanete v sistem Kepler-107, da poskusimo razumeti, kako lahko planeti v istem sistemu in s podobnimi velikostmi imajo tako širok razpon gostote.
Skupina se je osredotočila na sistem Kepler-107, ker vsebuje štiri planete velikosti pod Neptunom: Kepler-107b, c, d in e. Dva najbolj vroča planeta, 107b in 107c, imata skoraj enaka polmera 1,5 in 1,6 zemeljskega polmera, vendar je 107c več kot dvakrat gost kot 107b. Kako imajo lahko ti dvojčki, ki so del zelo kompaktnega sistema planetov, tako različne sestave?
"To je eden izmed številnih zanimivih eksoplanetnih sistemov, ki jih je odkril in opisal vesoljski teleskop Kepler."
Li Zeng, Oddelek za zemeljske in planetarne znanosti, Univerza Harvard.
Kratek odgovor je bodisi, da so nastali v zelo drugačnih pogojih, ali da se je zgodilo nekaj dramatičnega po formaciji, da bi tako drastično spremenili svoje gostote.
Pred Keplerjem so astronomi imeli samo svoj Osončje. In v našem sistemu se zdi, da so se Jupiter, Saturn, Uran in Neptun oblikovali v zunanjem dosegu protoplanetarnega diska iz hladnih ledu in plinov, ki so predstavljali večji del materiala v zunanjem Osončju. V notranjih dosegih mladega Osončja so kamniti planeti nastali iz materialov, ki so preživeli sončno sevanje, kot silikati in železo.
Toda misija Kepler nam je pokazala, da je tisto, kar si omislimo kot norma, to je lastni Osončje, le ena pot, ki jo lahko vodijo sončni sistemi. Kepler je odkril številne tako imenovane "vroče Jupitre", velike, plinaste svetove, ki krožijo zelo blizu lastnih zvezd. Ti množični plinski velikani se ne bi mogli oblikovati tako blizu svojih zvezd, ker plini, ki so jih ustvarili, ne bi preživeli v tako neposredni bližini njihove zvezde. Najbrž so se oblikovale dlje, potem pa so se preselile noter.
Obstajajo dokazi, da se je Jupiter oblikoval v zunanjem dosegu našega Osončja in se nato preselil bližje Soncu, preden je našel pot do svoje trenutne orbite. Kolikor vemo, se notranji kamniti planeti niso selili: oblikovali so se v notranjem Osončju in ostali tukaj.
Sistem Kepler 107 nam tudi kaže, da se sončni sistemi lahko oblikujejo drugače kot naš lastni sistem in da katastrofalno trčenje dveh svetov lahko spremeni njihovo gostoto.
Kepler 107b in 107c imata polmeri 1,53 in 1,59 zemeljskega polmera, orbitalno obdobje 3,18 in 4,9 dni, gostota pa 5,3 in 12,65 grama na kubični centimeter. Kaj je lahko posledica velike razlike v gostoti? Če bi bilo odgovorno na sončno sevanje, ki bi segrevalo hlapne snovi, ne bi bila zanj podvržena oba planeta? Tudi zunanji planet ima večjo gostoto, ne notranji.
Ekipa astronomov trdi, da je bilo katastrofalno trčenje odgovorno za različne gostote.
Mislijo, da se je zgodilo, da je Kepler 107c, zunanji in bolj gost planet, doživel katastrofalno trčenje, ki je odtrgalo njegovo silikatno odejo, pri čemer je ostalo samo železno jedro.
"To je eden izmed številnih zanimivih eksoplanetnih sistemov, ki jih je odkril in opisal vesoljski teleskop Kepler," je dejal Li Zeng s Harvarda. "To odkritje je potrdilo prejšnja teoretična dela, ki kažejo, da je velikanski vpliv med planeti igral vlogo pri nastajanju planetov. Pričakuje se, da bo misija TESS našla več takšnih primerov. "
Planetarni trki niso nova ideja. Dokazi kažejo, da je zemeljska Luna nastala kot posledica katastrofalnega trka med Zemljo in drugim telesom, imenovanim Theia. Ta nova raziskava kaže, da so morda veliko pogostejši od misli.
Če se katastrofalne motnje v planetarnih sistemih pogosto dogajajo, potem astronomi napovedujejo, da bodo našli veliko drugih primerov, kot je Kepler-107, saj se vse večje gostote eksoplanetov določajo natančneje.
Viri:
- Raziskovalni članek: Ogromen vpliv različnih verjetnosti dvojčkov v eksoplanetnem sistemu Kepler-107
- Sporočilo za javnost: Strmovanje eksoplanetov
- Wikipedija: Kepler-107
- Cal-Tech: Vroči Jupiterji
- Wikipedija: Vroči Jupiter
