Система Kepler-223: ключи к разгадке планетарной миграции

Четыре планеты звездной системы Kepler-223 выглядят так, будто имеют мало общего с планетами нашей Солнечной системы сегодня. Но новое исследование с использованием данных космического телескопа Кеплер NASA предполагает возможную общность в далеком прошлом. Планеты Kepler-223 проходят по орбитам вокруг своей звезды в той же конфигурации, которую Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имели в ранней истории нашей Солнечной системы, прежде чем переместиться в их нынешнее положение.

“Как именно и где сформировались планеты – нерешенный вопрос в планетарной науке”, сказал ведущий автор исследования Шон Миллс, аспирант в области астрономии и астрофизики в Университете Чикаго в штате Иллинойс. “Наша работа существенным образом проверяет модель формирования планет тех типов, которые мы не имеем в нашей Солнечной системе”.

Бурные, газообразные планеты, вращающиеся вокруг Kepler-223, каждая из которых гораздо более массивна, чем Земля, находятся на орбитах, близких к их звезде. “Вот почему существует большой спор о том, как они формируются, как они туда попали и почему мы не имеем аналогичную планету в нашей Солнечной системе”, сказал Миллс.

Миллс и его коллеги использовали данные из Kepler – его миссия теперь известна как K2 – чтобы проанализировать как четыре планеты блокируют свет своих звезд и меняют орбиты друг друга. Эта информация также дала исследователям размеры и массы планет. Команда выполняет численное моделирование планетарной миграции, которая генерирует текущую архитектуру этой системы, подобно миграции, подозреваемой у газовых гигантов Солнечной системы. Эти расчеты описаны 11 мая в Advance Online edition of Nature.

Орбитальная конфигурация нашей собственной Солнечной системы, кажется, развивалась с момента своего рождения 4,6 миллиарда лет назад. Четыре известных планет гораздо более древней системы Kepler-223, однако, сохранили единую орбитальную конфигурацию гораздо дольше.

Астрономы называют планеты Kepler-223 “околонептуновыми”. Они, вероятно, состоят из твердого ядра и оболочки газа, и они вращаются вокруг своей звезды в период всего от 7 до 19 дней. Это наиболее распространенный тип планет, известных в галактике, несмотря на то, что ничего подобного вокруг нашего Солнца нет.

Планеты Kepler-223 также находятся в резонансе, то есть, их гравитационное воздействие друг на друга создает периодическую связь между их орбитами. Планеты находятся в резонансе когда, например, каждый раз одна из них вращается по орбите своего солнца один раз, следующая проходит примерно два. Три крупнейших спутника Юпитера, где было обнаружено явление, демонстрируют резонанс. Kepler-223 это первый раз, когда было подтверждено, что четыре планеты внесолнечной системы находятся в резонансе.

«Это самый экстремальный пример этого явления”, сказал соавтор исследования Дэниел Фабрицкий, доцент кафедры астрономии и астрофизики в Университете Чикаго.

Сценарии формирования

Система Kepler-223 предусматривает альтернативные сценарии формирования и миграции планет в планетарной системе, которая отличается от нашей, сказал соавтор исследования Говард Айзексон, астроном-исследователь из Калифорнийского университета в Беркли, и член California Planet Search Team.

“Данные из Kepler и Keck Telescope были абсолютно необходимы в этом отношении”, сказал Айзексон. Благодаря наблюдениям Kepler-223 и других экзопланетных систем “мы теперь знаем системы, которые непохожи на нашу солнечную, с горячими Юпитерами, планетами ближе Меркурия или размером между Землей и Нептуном, ни одну из которых мы не видели в нашей солнечной системе. Другие типы планет очень распространены”.

Некоторые этапы формирования планет могут включать в себя насильственные процессы. Но во время других стадий планеты могут развиваться из газовых дисков плавным, мягким способом, которым, вероятно, создавались околонептнуовые планеты Kepler-223, сказал Миллс.

“Мы считаем, что две планеты проходят через этот диск, застревают, а затем продолжают мигрировать вместе, находят третью планету, застревают, мигрируют вместе, находят четвертую планету и застревают”, пояснил Миллс.

Этот процесс полностью отличается от того, который, как полагают ученые, привел к образованию Меркурия, Венеры, Земли и Марса, вероятно сформировавшихся в их нынешних орбитальных позициях.

Земля образовалась из тел размером с Марс или Луну, схлопнувшихся вместе, сказал Миллс, в яростном и хаотическом процессе. Когда планеты формируются таким образом, их конечные орбитальные периоды далеки от резонанса.

Существенное движение

Но ученые подозревают, что более крупные, более удаленные планеты Солнечной системы на сегодняшний день – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – значительным образом двигались по кругу во время их образования. Они могли быть выбиты из резонанса, который когда-то напоминал Kepler-223, возможно после взаимодействия с многочисленными астероидами и малыми планетами (планетезималиями).

“Эти резонансы чрезвычайно хрупки”, сказал Фабрицкий. “Если тела летали вокруг и били друг друга, то они бы вытеснили планеты из резонанса”. Но планетам Kepler-223 каким-то образом удалось увернуться от этих разбрасываний космических тел.

Научно-исследовательский центр NASA Эймс в Моффетт Филд, Калифорния, управляет миссией Kepler и K2 для Управления научных полетов NASA. JPL NASA в Пасадене, штат Калифорния, управляет развитием миссии Kepler. Ball Aerospace & Technologies Corporation управляет системой полета при поддержке Лаборатории атмосферной и космической физики в Университете Колорадо в Боулдере.

Для получения дополнительной информации о миссии Kepler и K2, посетите:

www.nasa.gov/ke…

(с) www.nasa.gov/fe…

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *