Ssylka

Почему орбиты малых и больших планет так различаются?

Орбита планеты – фундаментальное свойство, наряду с её размером и расстоянием до звезды-хозяина. В то время как орбита Земли почти круговая, многие экзопланеты демонстрируют явно выраженные эллиптические траектории.
Почему орбиты малых и больших планет так различаются?
Изображение носит иллюстративный характер

Исследование астрофизиков UCLA охватило орбиты экзопланет от размеров Марса до Юпитера. Полученные результаты показали, что малые планеты обладают почти круговыми орбитами, а гигантские планеты характеризуются орбитами, в четыре раза более эллиптичными. Эти данные указывают на существование двух различных путей формирования планетарных систем.

Грегори Гилберт, постдокторский исследователь UCLA и ведущий автор работы, обнаружил резкий переход около размера Нептуна, когда планеты изменяют свою траекторию от преимущественно круглой к часто эллиптической. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Для анализа ученые использовали данные космического телескопа Kepler NASA, который мониторил 150 000 звезд. Процесс включал детальное изучение 1 600 отдельных кривых яркости, каждая из которых требовала индивидуального моделирования с учётом особенностей звезды и её планет. Эрик Петигура отметил: «Если бы звезды вели себя как обычные лампочки, этот проект был бы в 10 раз проще.»

При обработке данных значимую роль сыграла Пейдж Энтрикан, студентка UCLA, разработавшая специализированный инструмент визуализации. Она вручную проверила каждую из 1 600 кривых яркости, заявив: «Просмотр данных был тщательным процессом, требующим внимательного анализа всех параметров для обеспечения достоверности результатов. Несколько раз я обнаруживала режимы сбоев, затрагивающие лишь 1% звезд, но нам пришлось обновить анализ для устранения этих проблем и повторной обработки всего набора данных.»

Наблюдения подтверждают, что малые планеты распространены, а крупные – встречаются реже. Гигантские планеты формируются преимущественно вокруг звезд, обогащенных элементами тяжелее гелия, такими как кислород, углерод и железо. Гилберт резюмировал: «Малые планеты распространены; большие планеты редки. Большим планетам нужны звезды, богатые металлами, для формирования; малым планетам это не требуется. Малые планеты имеют низкие эксцентриситеты, а большие планеты – высокие.»

Классическая модель формирования планет предполагает, что мелкие частицы постепенно сливаются, образуя более крупные тела, вплоть до планет размером с Землю. Однако для возникновения планет, превосходящих по размеру Нептуна, необходим процесс быстрого накопления водорода и гелия – так называемый «runaway accretion», возможный лишь в средах с высоким содержанием тяжелых элементов. Гравитационные взаимодействия и столкновения в таких динамичных условиях приводят к формированию более хаотичных и эллиптических орбит.

Космический телескоп Kepler, названный в честь Иоганна Кеплера, сыграл ключевую роль в получении этих данных. Четыре века назад Кеплер доказал, что орбиты планет в Солнечной системе не идеальны, а слегка эллиптичны, что перевернуло представление о строении Вселенной. Эрик Петигура подчеркнул: «Удивительно, сколько информации удалось получить о траекториях планет вокруг других звезд с помощью телескопа Kepler... Я уверен, что сам Кеплер был бы рад узнать, что телескоп, названный в его честь, измерил тонкие очертания орбит планет размером с Землю.»


Новое на сайте