Jak se tvoří planety s krátkou dobou planety?

Přizpůsobení teorie pozorování často vyžaduje kreativní detektivní práci. V nové studii vědci pomocí chytrého testu odhalili stopy o zrození rychlých planet Země.

Umělec dojem na COROT-7b, ultra krátkou dobu planety.
ESO / L. Calçada

Bývalí žhaví horko?

Umělec dojem horkého Jupitera s odpařující se atmosférou.
NASA / Ames / JPL-Caltech

Mezi mnoha různými druhy exoplanet, které jsme pozorovali, je jedna neobvyklá kategorie ultra krátkých period. Tyto zhruba planety Země se otáčejí kolem svých hostitelských hvězd neuvěřitelnou rychlostí, s obdobím kratším než jeden den.

Jak se tvoří planety v této liché kategorii? Jednou z populárních teorií je, že to byli dříve horké Jupitery, zejména obrovské plynové giganty obíhající velmi blízko jejich hostitelských hvězd. Úzká oběžná dráha způsobila, že atmosféra planet byla odstraněna a zanechala za sebou jen jejich hustá jádra.

V nové studii našel tým astronomů vedený Joshua Winn (Princetonská univerzita) chytrý způsob, jak tuto teorii otestovat.

Testování metalicity

Období planetárního poloměru vs. orbitální období pro tři statistické vzorky autorů (barevné značky) a širší vzorek hvězd v průzkumu Kalifornie Kepler.
Winn a kol. 2017

Hvězdy hostující horké Jupitery mají zajímavý vtip: obvykle mají metality, které jsou výrazně vyšší než průměrná hvězda hostující planetu. To je spekuloval, že je to proto, že planety se rodí ze stejných materiálů jako jejich hostitelské hvězdy, a horké Jupitery vyžadují přítomnost více kovů, aby se mohly tvořit.

Bez ohledu na příčinu tohoto trendu, jsou-li ultra-krátké planety ve skutečnosti pevnými jádry bývalých horkých Jupiterů, pak by obě kategorie planet měly mít hostitele se stejnými distribucemi metality. Hostitelé planety s velmi krátkou dobou období by proto měli být rovněž váženi vyšší metalitou než průměrné hvězdy hostující planetu.

Autoři provedou spektroskopická měření a shromažďují data pro vzorek hvězdných hostitelů rozdělených do tří kategorií:

  1. 64 planet s velmi krátkým obdobím (orbitální období kratší než den)
  2. 23 horkých Jupiterů (větší než 4krát poloměr Země a orbitální období kratší než 10 dní)
  3. 243 malých horkých planet (menší než 4krát poloměr Země a oběžné období mezi 1 a 10 dny)

Poté porovnávají rozdělení metalicity těchto tří skupin.

Zpět k tabuli

Distribuce metalicity tří statistických vzorků. Hostitelé hot-Jupiteru (oranžová) mají jiné rozdělení než ostatní; váží se více k vyšším metalitám.
Winn a kol. 2017

Winn a spolupracovníci zjišťují, že hostitelé ultra krátkých období planet nemají stejné rozdělení metality jako hostitelé hot-Jupiteru; metality hostitelů Jupiteru jsou výrazně vyšší. Distribuce metallicity pro hostitele ultra krátkých planet a hostitelů malých horkých planet však byly statisticky nerozeznatelné.

Tyto výsledky silně naznačují, že většina ultrakrátkých planet není jádrem bývalých horkých Jupiterů. Mezi alternativní možnosti patří možnost, že se jedná o jádra menších planet, jako jsou sub-Neptunes, nebo že se jedná o krátkodobé rozšíření distribuce blízkých malých skalních planet, které se vytvořily akrecí jádra.

Toto zúžení možností vytváření ultrakrátkých planet je jistě zajímavé. Můžeme doufat, že v budoucnu další možnosti prozkoumáme poté, co se příští rok objeví online průzkumné satelity průzkumu exoplanet (TESS); Očekává se, že TESS objeví mnohem více ultramateriálních planet, které jsou příliš slabé na to, aby je Kepler detekoval.

Citace

Joshua N. Winn et al 2017 AJ 154 60. doi: 10, 3847 / 1538-3881 / aa7b7c

Související články v časopise

  • K2-66b a k2-106b: dvě extrémně horké planety menší velikosti než Neptun s vysokou hustotou doi: 10, 3847 / 1538-3881 / aa725f
  • Studie planet s nejkratší dobou nalezenou u doi: 10.1088 / 0004-637X / 787/1/47
  • Přechody a okultace planety Země na orbitální ploše 8, 5 h: 10, 1088 / 0004-637X / 774/1/54
  • Výskyt planet ve vzdálenosti 0, 25 au od hvězd slunečního typu od kepler doi: 10.1088 / 0067-0049 / 201/2/15
  • Nový model přetečení laloku roche pro krátkodobé plynné planety a binární hvězdy doi: 10, 3847 / 1538-4357 / 835/2/145
  • Hmotnosti, poloměry a oběžné dráhy malých planetárních planet: přechod z plynných na skalnaté planety: 10.1088 / 0067-0049 / 210/2/20

Tento článek se původně objevil na webových stránkách AAS Nova.