Kodėl kai kurios egzoplanetos yra didžiulės ir arti savo žvaigždžių?
Trumpas atsakymas: Kai kurios milžiniškos egzoplanetos, vadinamos „karštaisiais Jupiteriais“, skrieja labai arti savo žvaigždžių, nes susiformavusios jos pasislinko į vidų. Dujos ir gravitacija jaunos žvaigždės diske arba sąveika su kitomis planetomis gali stumti dideles planetas į vidų, link žvaigždės.
Pagrindinė mintis
Planetos formuojasi plokščiame dujų ir dulkių diske aplink jauną žvaigždę. Didelės dujinės planetos paprastai prasideda toli nuo žvaigždės, kur ji pakankamai vėsi, kad joje tilptų dujos. Tačiau disko dujos gali traukti planetą ir priversti ją prarasti orbitinę energiją.
Šis procesas vadinamas disko migracija ir gali pastumti milžinišką planetą į vidų. Planetas taip pat gali stumti į vidų stipri kitų planetų ar pro šalį skriejančių žvaigždžių gravitacija. Kai milžiniška planeta priartėja labai arti, žvaigždės potvynio jėgos gali pakeisti ir susitraukti orbita, kol ji taps siaura ir apskrita.
Rezultatas – didžiulė planeta labai trumpoje orbitoje. Šios artimos milžinės skiriasi nuo mūsų Saulės sistemos planetų, tačiau jos rodo, kad planetų sistemos gali labai pasikeisti po susidarymo.
Ką sako fizika
Įvardyti dėsniai / principai: Įvardyti efektai ir dėsniai: disko sukelta planetų migracija (planetos ir protoplanetinio disko sąveika), gravitacinis sklaidymasis (artimi planetų susidūrimai), potvynių ir atoslūgių sąveika ir kampinio momento tvermės dėsnis.
Kai besiformuojanti planeta keičiasi kampiniu momentu su ją supančiomis dujomis, dujos gali stumti planetą į vidų arba į išorę. Masyvios planetos atveria tarpus diske ir gali migruoti per tūkstančių ar milijonų metų laikotarpį. Jei susidaro kelios didelės planetos, nestabili gravitacinė sąveika gali vieną išstumti į vidų, o kitą į išorę; į vidų skriejančią planetą tada gali pritraukti arčiau žvaigždės potvyniai, kurie pašalina orbitinę energiją ir suka trajektoriją.
Kampinio momento tvermės dėsnis kontroliuoja, kaip orbitos keičiasi šių sąveikų metu.
Kaip mes tai žinome: Astronomai aptinka daug karštų Jupiterių stebėdami žvaigždes, ieškodami reguliarių šviesos kritimų (tranzitų), ir matuodami žvaigždžių svyravimus (radialinį greitį). Trumpi orbitiniai periodai, sukimosi ir orbitos kampų matavimai ir didelių tyrimų modeliai atitinka migracijos ir sklaidos modelių prognozes, todėl mokslininkai pirmenybę teikia šiems paaiškinimams.
Pastebėk aplink
- 51 Pegasi b
- WASP-12b
- HD 189733 b
- Kepler-7b
- CoRoT-1b
- (Tai didelių dujinių planetų, rastų labai arti savo žvaigždžių, pavyzdžiai.)
- Pastaba: pavadinimai yra tai, kaip astronomai žymi konkrečias egzoplanetas; kiekvienos detalės skiriasi.
Išbandymas
Rutuliukų migracija
Sauga: Maži rutuliukai kelia užspringimo pavojų; laikyti atokiau nuo labai mažų vaikų ir dirbti ant stabilaus paviršiaus.
Priemonės
- 1 rutuliukas
- negili kepimo skarda arba pyrago forma
- plonas audinys arba rankšluostis
- keli centai arba mažos monetos (nebūtina)
Žingsniai
- Įdėkite ploną audinį į skardą taip, kad ji gulėtų lygiai; tai vaizduoja dujų diską ir sukuria trintį.
- Padėkite rutuliuką prie skardos krašto.
- Švelniai pakreipkite skardą, kad rutuliukas riedėtų, ir leiskite jam lėtai suktis ratu; retkarčiais šiek tiek pastumkite.
- Pasirinktinai numeskite monetą prie krašto, kad ji veiktų kaip kita planeta ir pastumtų rutuliuko trajektoriją.
- Stebėkite, ar rutuliukas sukasi spirale į vidų link centro, ar sudaro plačią kilpą. Ką tai rodo: tempimas nuo disko ir stūmimas iš kitų objektų gali priversti planetą judėti į vidų link savo žvaigždės.
Žodžiai, kuriuos verta žinoti
- Karštasis Jupiteris: didelė dujinė planeta, skriejanti labai arti savo žvaigždės ir turinti trumpus metus.
- Protoplanetinis diskas: plokščias dujų ir dulkių debesis aplink jauną žvaigždę, kuriame formuojasi planetos.
- Migracija: planetos judėjimas iš jos susidarymo vietos į naują orbitą.
- Potyvių jėgos: traukos jėga tarp žvaigždės ir planetos, galinti pakeisti planetos orbitą ir formą.
Dažni klausimai
Ar šios planetos susiformavo arti žvaigždės?
Labiausiai tikėtina, kad jos susiformavo toliau nuo jos ir pasislinko į vidų, nors kelios galėjo susiformuoti ypatingomis sąlygomis.
Ar karštas Jupiteris galėtų turėti mėnulius ar gyvybę?
Mėnuliai yra įmanomi, bet jie būtų karšti ir nestabilūs; tokios arti esančios milžinės planetos nėra geros vietos gyvybei, kokią mes ją žinome.
Kodėl mūsų Saulės sistemoje nėra karšto Jupiterio?
Mūsų dujų milžinai liko toliau nuo jos; disko ir planetos sąveika mūsų sistemoje nepriartino milžinės planetos taip arti Saulės.