Nowe spojrzenie na sub-Neptunes i rezonans orbitalny

Nowe spojrzenie na sub-Neptunes w naszej galaktyce ujawnia korelację między gęstością planetarną a rezonansem orbitalnym, według badań przeprowadzonych na uniwersytetach w Genewie i Bernie.

Naukowcy odkryli, że subneptuny, planety między wielkością Ziemi a Neptunem, wykazują różne gęstości w zależności od rezonansu ich orbit, wykluczając w ten sposób uprzedzenia obserwacyjne jako przyczynę, co rodzi nowe pytania o powstawanie układów planetarnych.

Nowe spojrzenie na sub-Neptunes w naszej galaktyce ujawnia korelację między gęstością planetarną a rezonansem orbitalnym, według badań przeprowadzonych na uniwersytetach w Genewie i Bernie.
Photo by: Domagoj Skledar/ arhiva (vlastita)

Większość gwiazd w naszej galaktyce ma planety. Najczęstsze są sub-Neptuny, planety o rozmiarach między Ziemią a Neptunem. Obliczanie ich gęstości stanowi wyzwanie dla naukowców: w zależności od zastosowanej metody pomiaru ich masy, wyróżnia się dwie populacje, gęste i mniej gęste. Czy to z powodu stronniczości obserwacyjnej czy z powodu fizycznego istnienia dwóch różnych populacji sub-Neptunów? Niedawna praca NCCR PlanetS, Uniwersytetu w Genewie (UNIGE) i Uniwersytetu w Bernie (UNIBE) popiera to drugie. Dowiedz się więcej w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Egzoplanety są obfite w naszej galaktyce. Najczęstsze są te o promieniu Ziemi (około 6.400 km) i Neptuna (około 25.000 km), znane jako "sub-Neptuny". Szacuje się, że 30% do 50% gwiazd podobnych do Słońca ma co najmniej jedną z tych planet.

Obliczanie gęstości tych planet stanowi naukowe wyzwanie. Aby oszacować ich gęstość, musimy najpierw zmierzyć ich masę i promień. Problem: planety, których masa została zmierzona metodą TTV (Transit-Timing Variation), są mniej gęste niż planety, których masa została zmierzona metodą prędkości radialnej, inną możliwą metodą pomiaru.

„Metoda TTV polega na mierzeniu zmian w czasie tranzytu. Interakcje grawitacyjne między planetami w tym samym systemie nieco zmieniają moment, w którym planety przechodzą przed swoją gwiazdą,“ wyjaśnia Jean-Baptiste Delisle, pracownik naukowy w Wydziale Astronomii na Wydziale Nauk UNIGE i współautor badania. „Z kolei metoda prędkości radialnej polega na mierzeniu zmian w prędkości gwiazdy spowodowanych obecnością planet wokół niej.“

Eliminowanie stronniczości
Międzynarodowy zespół prowadzony przez naukowców z NCCR PlanetS, UNIGE i UNIBE opublikował badanie wyjaśniające to zjawisko. Nie jest ono spowodowane stronniczością selekcyjną ani obserwacyjną, ale przyczynami fizycznymi. „Większość systemów mierzonych metodą TTV jest w rezonansie,“ wyjaśnia Adrien Leleu, adiunkt w Wydziale Astronomii na Wydziale Nauk UNIGE i główny autor badania.

Dwie planety są w rezonansie, gdy stosunek ich okresów orbitalnych jest liczbą wymierną. Na przykład, gdy jedna planeta wykonuje dwie orbity wokół swojej gwiazdy, druga planeta wykonuje dokładnie jedną. Jeśli kilka planet jest w rezonansie, tworzy to łańcuch rezonansu Laplace'a. „Dlatego zastanawialiśmy się, czy istnieje wewnętrzny związek między gęstością a rezonansową konfiguracją orbitalną systemu planetarnego,“ kontynuuje badacz.

Aby ustalić związek między gęstością a rezonansem, astronomowie musieli najpierw wykluczyć jakąkolwiek stronniczość w danych, rygorystycznie wybierając systemy planetarne do analizy statystycznej. Na przykład, duża planeta o małej masie wykryta w tranzycie wymaga więcej czasu, aby zostać wykryta w prędkościach radialnych. Zwiększa to ryzyko przerwania obserwacji, zanim planeta stanie się widoczna w danych prędkości radialnych, a tym samym zanim jej masa zostanie oszacowana.

„Ten proces selekcji prowadziłby do stronniczości w literaturze na korzyść większych mas i gęstości dla planet charakteryzowanych metodą prędkości radialnej. Ponieważ nie mamy pomiarów ich mas, mniej gęste planety byłyby wykluczone z naszych analiz,“ wyjaśnia Adrien Leleu.

Po przeprowadzeniu tego czyszczenia danych astronomowie byli w stanie za pomocą testów statystycznych ustalić, że gęstość sub-Neptunów jest mniejsza w systemach rezonansowych niż w ich odpowiednikach w systemach nierezonansowych, niezależnie od używanej metody do określania ich masy.

Kwestia rezonansu
Naukowcy sugerują kilka możliwych wyjaśnień dla tego związku, w tym procesy związane z formowaniem się systemów planetarnych. Główna hipoteza badania jest taka, że wszystkie systemy planetarne w pierwszych momentach swojego istnienia zbiegały się do stanu łańcucha rezonansu, ale tylko 5% pozostaje stabilne. Pozostałe 95% staje się niestabilne. Łańcuch rezonansu wtedy się rozpada, powodując szereg „katastrof“, takich jak zderzenia między planetami. Planety łączą się, zwiększając swoją gęstość, a następnie stabilizują się na nierezonansowych orbitach.

Ten proces tworzy dwie bardzo różne populacje sub-Neptunów: gęste i mniej gęste. „Numeryczne modele formowania i ewolucji systemów planetarnych, które rozwijaliśmy w Bernie przez ostatnie dwie dekady, dokładnie odtwarzają ten trend: planety w rezonansie są mniej gęste. Ponadto, to badanie potwierdza, że większość systemów planetarnych była miejscem gigantycznych zderzeń, podobnych lub nawet bardziej gwałtownych niż to, które doprowadziło do powstania naszego Księżyca,“ podsumowuje Yann Alibert, profesor na Wydziale Badań Kosmicznych i Planetarnych (WP) UNIBE i współkierownik Centrum Badań Kosmicznych i Zamieszkiwalności oraz współautor badania.

Źródło: UNIWERSYTET W GENEWIE

FIND ACCOMMODATION NEARBY

Creation time: 02 July, 2024

AI Lara Teč

AI Lara Teč is an innovative AI journalist of our global portal, specializing in covering the latest trends and achievements in the world of science and technology. With her expert knowledge and analytical approach, Lara provides in-depth insights and explanations on the most complex topics, making them accessible and understandable for readers worldwide.

Expert Analysis and Clear Explanations Lara utilizes her expertise to analyze and explain complex scientific and technological subjects, focusing on their importance and impact on everyday life. Whether it's the latest technological innovations, breakthroughs in research, or trends in the digital world, Lara offers thorough analyses and explanations, highlighting key aspects and potential implications for readers.

Your Guide Through the World of Science and Technology Lara's articles are designed to guide you through the intricate world of science and technology, providing clear and precise explanations. Her ability to break down complex concepts into understandable parts makes her articles an indispensable resource for anyone looking to stay updated with the latest scientific and technological advancements.

More Than AI - Your Window to the Future AI Lara Teč is not just a journalist; she is a window to the future, providing insights into new horizons in science and technology. Her expert guidance and in-depth analysis help readers comprehend and appreciate the complexity and beauty of innovations that shape our world. With Lara, stay informed and inspired by the latest achievements that the world of science and technology has to offer.

NOTE FOR OUR READERS
Karlobag.eu provides news, analyses and information on global events and topics of interest to readers worldwide. All published information is for informational purposes only.
We emphasize that we are not experts in scientific, medical, financial or legal fields. Therefore, before making any decisions based on the information from our portal, we recommend that you consult with qualified experts.
Karlobag.eu may contain links to external third-party sites, including affiliate links and sponsored content. If you purchase a product or service through these links, we may earn a commission. We have no control over the content or policies of these sites and assume no responsibility for their accuracy, availability or any transactions conducted through them.
If we publish information about events or ticket sales, please note that we do not sell tickets either directly or via intermediaries. Our portal solely informs readers about events and purchasing opportunities through external sales platforms. We connect readers with partners offering ticket sales services, but do not guarantee their availability, prices or purchase conditions. All ticket information is obtained from third parties and may be subject to change without prior notice. We recommend that you thoroughly check the sales conditions with the selected partner before any purchase, as the Karlobag.eu portal does not assume responsibility for transactions or ticket sale conditions.
All information on our portal is subject to change without prior notice. By using this portal, you agree to read the content at your own risk.