На просторах Млечного Пути очень распространены планеты, известные как «субнептуны», хотя здесь, в Солнечной системе, они редки. Эти миры по размерам находятся между Землей и ледяным гигантом Нептуном.
Исследования показывают, что от 30% до 50% звезд, подобных Солнцу, имеют на орбите хотя бы один из этих субнептунов, но измерение их плотности было проблемой для ученых, изучающих экзопланеты.
В зависимости от метода, используемого для измерения этой плотности, субнептуны делятся на две отдельные категории: «раздутые» и «нераздутые». Главный вопрос заключается в том, действительно ли эти различия отражают две разные популяции субнептунов или они обусловлены используемыми методами измерения.
На иллюстрации изображена планета, расположенная к югу от Нептуна, вращающаяся вокруг желтой звезды. Раздута ли эта планета, зависит от ее резонанса. Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА и Д. Плейер (STScI).
Швейцарские исследователи нашли ответ
Недавно исследование, проведенное Женевским университетом (UNIGE) и Бернским университетом (UNIBE), расположенными в Швейцарии, показало, что на самом деле существуют два физически различных семейства субнептунов. Интересно, что раздутые имеют тенденцию находиться в резонансе с другими планетами своих систем.
Когда планеты находятся в резонансе, это означает, что они завершают свои орбиты в определенные периоды времени, которые образуют простые математические соотношения. Ярким примером этого явления является планетная система HD 110067, расположенная в 100 световых годах от Земли.
В этой системе шесть субнептунов танцуют вокруг своей звезды в точной космической хореографии: самая внутренняя планета совершает оборот по орбите каждые 9,1 земных дня, а самая внешняя планета — каждые 54,7 дня. Эти планеты находятся в замечательном резонансе 6:1, где на каждую орбиту самой внешней планеты приходится шесть внутренних планет.
Эта синхронность между планетами предполагает, что планетные системы, подобные HD 110067, могут играть роль в формировании менее плотных субнептунов. Модели предполагают, что только около 5% планетных систем могут поддерживать этот резонанс в течение миллиардов лет. Нарушение этого резонанса может привести к столкновениям между планетами, что приведет к слиянию, которое превратит менее плотные планеты в более компактные миры.
Читать далее:
Легкость субнептуновых планет может возникнуть в процессе формирования
Исследование команды UNIGE и UNIBE предполагает, что легкость резонансных субнептунов может быть связана с процессом их формирования. Вычислительные модели, разработанные в Берне, показывают, что планеты в резонансе имеют тенденцию быть менее плотными из-за гравитационных взаимодействий и столкновений, которые происходят во время их формирования.
Измерение плотности планеты требует точной информации о ее массе и радиусе. Для этого используются два основных метода: изменение времени прохождения (TTV), которое обнаруживает изменения во времени, которое требуется планете, чтобы пересечь свою звезду, и метод лучевой скорости, который измеряет небольшие изменения скорости звезды из-за присутствия планета вокруг вас.
Статистический анализ, проведенный командой, показал, что метод TTV имеет тенденцию улавливать субнептуны с более низкой плотностью, чем метод лучевой скорости. Более того, планеты в резонансных системах имеют тенденцию быть менее плотными, чем планеты в нерезонансных системах, независимо от используемого метода измерения.
Понимание этой динамики могло бы помочь ученым объяснить, почему в нашей солнечной системе отсутствуют субнептуны, несмотря на их преобладание в других планетных системах. Исследование было недавно опубликовано в журнале Астрономия и астрофизикаспособствуя лучшему пониманию эволюции наиболее распространенных планет Млечного Пути и звездных систем в целом.