Egészen a közelmúltig úgy gondoltuk, hogy a naprendszerünk az a prototípus, amely mentén más bolygórendszereket kell felépíteni. Úgy gondoltuk, hogy a bolygóknak két osztálya van: szilárd világok, amelyeket a belső térben csoportosulunk, és a távolabbi gázóriások. Az 1990-es évektől kezdtük észlelni a bolygókat más csillagok közelében, majd rájöttünk, hogy Naprendszerünk nem teljesen normális. A héten publikálásra elfogadott új cikkben a Columbia Egyetem két asztrofizikusa megpróbálta kideríteni, miért.
Kiderült, hogy a belső naprendszerben kicsi, szilárd bolygók, a külső naprendszerben pedig nagy gázóriások vannak, nem teljesen normális. Gázóriások és sziklás bolygók mindenütt megtalálhatók, és a nagy bolygóknak pontosan ugyanolyan esélyei vannak közelebb lenni a csillagukhoz, mint a kicsiekhez. Az általunk talált bolygók azt mutatták, hogy semmi sem akadályozza meg a gázóriásokat abban, hogy "forró Jupiterekké" váljanak, sőt, méghozzá gyakran. A második meglepetés még meglepőbb, és ezért megéri a NASA Kepler űrmegfigyelő központjának úttörő munkáját. Bár a Föld nagyságú szilárd világok - mind nagyobbak, mind kisebbek - ugyanolyan gyakoriak, mint a Neptunusz és a Jupiter nagyságú világok, a bolygóknak van egy harmadik osztálya, amely a leggyakoribb az összes közül. A Föld és a Neptunusz mérete között van egy lehetőség, amelyet figyelmen kívül hagytunk: egy szuperföldet (vagy mini-neptunust). És mint kiderült, a szuperföld nagyobb, mint bármely más bolygó.
Az első felmerült kérdés: miért lakják ilyen sűrűn a csodálatos világok ezen osztályát? De ahogy a csillagok közelében lévő bolygóképződési modelljeink javultak, elkezdtük látni, hogy a túlélő bolygókkal együtt sima eloszlás jelenik meg. A túl kevéssé hatalmas világokat általában más testek elnyelték, kidobták vagy a Napba dobták. A bolygó tömegének növekedésével a túlélés valószínűsége is nőtt. Minél masszívabb a világ - lehetőleg háromszor masszívabb, mint a Föld -, annál valószínűbb, hogy gravitációs vonzereje hidrogénbe és héliumba burkolja. Ezeknek a köztes tömegvilágoknak valahol a sziklás bolygók és a gázóriások között kell lenniük. De ha egyre tömegesebb világokat keres, akkor látni fogja, hogy egyre kevesebb van belőlük. Az univerzum nem hoz túl sok hatalmas világot pusztán azért, mert nyersanyagokkal rendelkezik. 317 bolygónkra lenne szükség ahhoz, hogy egyedül Jupiter alakuljon ki.
Ahogy a bolygónevelésről való megértésünk javult, érdemi kérdések merültek fel bennünk. Ha a szuperföldek voltak a leggyakoribb világtípusok, akkor mi olyan különleges a Naprendszerben, hogy egyetlen szuperföldünk sincs? A lehetőségek érdekesek, de kiábrándítóak:
- Fiatal szuperföldek alakultak ki, de nem éltek túl, valószínűleg az óriásbolygók vándorlásával együtt kidobták őket.
- A Jupiter kifelé mozdulása előtt kialakult teljes belső naprendszer, és a szilárd világ kicsinek bizonyult, mert későn alakultak ki, amikor az összes anyagot már elköltették.
- Hatalmas gázóriásaink és a Nap megragadta az első bolygóképző anyagot, esélyt sem hagyva a szuperföldre.
Chzhinjin Chen és David Kipping tudósok azonban a valószínűségi előrejelzés legújabb fejleményeit felhasználva új, érdekes és teljes magyarázattal álltak elő. Talán nagyon tévedtünk.
Promóciós videó:
A legtöbb esetben, amikor bolygókat figyeltünk, tudtuk vagy a tömeget, vagy a sugarat, de nem mindkét paramétert egyszerre. De egy paraméter ismerete nélkül lehetetlen megérteni, hogy milyen világgal van dolgunk, olyan szilárd anyaggal, mint a Föld, vagy olyan gázzal, mint a Neptunusz. Képzeljünk el két teljesen különböző világot, amelyek mindegyike háromszor masszívabb, mint a Föld: az egyiknek 2,8 földtömegű szilárd magja van, körülötte vékony gázhéj, a másiknak 1,5 földtömegű szilárd magja és ugyanolyan mennyiségű gáz van a légkörben. Az első bolygó hasonló lesz a Földhöz, de a valóságban ez egy szuper-Föld: nagyobb, masszívabb és vékony légkörű. A második bolygó inkább egy mini-neptunuszhoz fog hasonlítani: 10 000 kilométernyi "légkör" szilárd felület felett minden irányban, és a felszínre nehezedő nyomás azonnal szétzúzza az általunk ismert életeket.
Chen és Kipping eredményei lehetővé teszik számunkra, hogy pontosan megrajzoljuk a határt a szuperföldek és a mini-Neptunusz között. Osztályozási rendszert mutattak be, amely messze felülmúlja korábbi szörnyű becsléseinket. Változatuk:
- Bármely világ, amelynek súlya kevesebb, mint 2,0 ± 0,6, a Föld valószínűleg szilárd.
- A 2,0 és 130 földtömeg közötti bármely világ hasonló lesz a Neptunuszhoz.
- Bármi, ami a Napunk 8% -ánál nagyobb, csillag lesz.
- Ez minden. Az asztrofizikusok szerint egy másik besorolás teljes hülyeség lenne.
Azt is elmondja nekünk, hogy az általunk "szuperföldnek" nevezett világok többsége valójában a neptunuszszerű világok alacsony tömegű végén található, ami megerősíti egy régóta fennálló gyanút. Az árutovábbítási módszerrel megtalált bolygók esetében a 2,0 Föld tömegű szilárd világ sugara körülbelül 25% -kal nagyobb, mint a Földé; ha több, akkor szinte biztos, hogy hatalmas neptunszerű világ lesz, hatalmas hidrogén-hélium héjjal.
És tudod, miért nincsenek szuperföldek a Naprendszerünkben? Mivel ennek az átmeneti küszöbnek 50, illetve 40% -os tömegével a Föld és a Vénusz pontosan azok a szuper-Földek, amelyeket keresünk: szilárd bolygók nagy tömeggel. A bolygók következő "osztálya" a neptunuszszerű világ lesz, és hárman vannak.
"A 2-10 Föld tömegű felfedezett bolygók nagy számát gyakran annak bizonyítékaként említik, hogy a szuperföldek nagyon gyakoriak, és a Naprendszerünk, kiderül, szokatlan" - írják a szerzők. „Ha azonban a földi és a neptun világ közötti határ 2 földi tömegre tolódik, akkor a Naprendszer már nem lesz szokatlan. Meghatározásunk szerint a Naprendszer nyolc bolygójából csak három a Neptunusz világa, amely a többi naptípusú csillag körül a legelterjedtebb bolygótípus."
Más szavakkal igaz, hogy Naprendszerünkben nincs két és tíz Föld tömeg közötti bolygó, és ez önmagában ritka. De ez nem a legjobb módszer a bolygók osztályozására; ezek csak a neptun világok körének részei, és nekünk hárman vannak. Kiderült, hogy teljesen tévedtünk a szuperföldek hiányának problémájával kapcsolatban. Ha helyesen mérlegeljük, két érdekes következtetés lesz: amit szuperföldnek neveztünk, egyáltalán nem hasonlít a Földre, és nincs is probléma, mert Naprendszerünkben semmi sem tűnt el.
KHEL ILYA