|
Изучение редких молодых планетных систем
|
|
|
|
Планетарным системам, таким как наша Солнечная система, требуются сотни миллионов лет для развития. Поскольку человечество просуществовало лишь малую часть этого времени, астрономы наблюдали планетные системы только при рождении или, чаще всего, спустя долгое время после того, как они стали взрослыми. Существует пробел в информации о том, что происходит в середине этого периода.
|
|
|
|
Но вскоре это понимание изменится. Впервые астрономы смогли детально охарактеризовать молодую планетную систему TOI-2076 с момента ее открытия в 2020 году. Система, обнаруженная в середине переходного периода, предлагает новый взгляд на некогда загадочную эволюционную стадию.
|
|
|
|
В статье "Молодая, почти резонансная планетная система, близящаяся к концу фотоиспаривания", опубликованной в журнале Nature Astronomy, рассматриваются и моделируются потенциальные признаки космической юности, используя ключевые данные: разделение некогда плотной планетной системы и динамическое испарение атмосфер планет, вызванное интенсивным звездным излучением.
|
|
|
|
Доцент технологического института Флориды Говард Чен, который использует компьютерные модели для иллюстрации и оценки эволюции планет, написал статью в соавторстве с международной группой исследователей (включая астрономов из Калифорнийского технологического института, Гавайского университета и Нанкинского университета), чтобы проверить способность своих моделей соответствовать результатам моделирования происхождения этой системы. Его расчеты дают четкое представление о кратковременном переходе от планетарной молодости к зрелости по всей Вселенной.
|
|
|
|
|
|
|
"Период трансформации очень короток по сравнению со всем сроком службы системы", - сказал Чен. "Этот период действительно является ключевым в определении того, какой она будет в зрелом состоянии".
|
|
|
|
Четыре планеты системы вращаются вокруг молодой звезды-карлика K—типа, возраст которой составляет "всего" 210 миллионов лет, что является подростком по космическим меркам. Используя наземные телескопы и данные, полученные с помощью спутника NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), ученые обнаружили, что планеты расположены на почти постоянной орбите, что указывает на то, что когда-то они были плотно упакованы, но постепенно расходятся в разные стороны. Они также обнаружили, что все планеты имеют схожие скалистые ядра с различными атмосферами: самая внутренняя планета полностью избавилась от своих первоначальных газов, в то время как три внешние сохранили свои атмосферы.
|
|
|
|
Чен предсказал, что постепенное разрушение атмосферы планеты было вызвано процессом, называемым фотоиспарением. Это происходит, когда мощное излучение от источника энергии, такого как звезда, нагревает атмосферу планеты до тех пор, пока газ не улетучивается в космос. Планеты, которые находятся ближе к звезде и, следовательно, получают большее количество радиации, теряют больше газа и содержат больше камня, чем их более удаленные аналоги.
|
|
|
|
Он решил использовать свои существующие эволюционные модели, чтобы смоделировать, как фотоиспарение будет влиять на эволюцию похожих планет от зарождения до юности, когда все они рождаются с одинаковым исходным составом породы и газа. Даст ли его моделирование тот же результат, который наблюдался в реальной жизни?
|
|
|
|
Да. В ходе своего моделирования Чен обнаружил, что планеты естественным образом эволюционировали до состояния, аналогичного наблюдаемому состоянию реальной системы. Следовательно, он мог предположить, что имело место фотоиспарение; излучение звезды системы превратило некоторые планеты в голые скалы, оставив другие с газовой атмосферой. Модели также показали, что масса планеты, которая меняется с потерей газа, способствует постепенному удалению планет в орбитальной последовательности.
|
|
|
|
Как человек, который в основном работает с теоретическими моделями, Чен в восторге от того, что его расчеты соответствуют наблюдаемой реальности.
|
|
|
|
"Для меня весь смысл работы в области моделирования заключается в том, чтобы иметь возможность взаимодействовать с наблюдениями. Вы хотите, чтобы ваши модели говорили что-то о реальном мире, но это не обязательно происходит каждый раз", - сказал он. "Увидеть, как модель работает в реальном мире, и объяснить, что происходит, - это очень важно".
|
|
|
|
Моделирование также позволило получить приблизительный график того, сколько времени требуется системе, чтобы достичь зрелости, предполагая, что большая часть потерь атмосферы происходит в течение первых 100 миллионов лет жизни системы. После этого формирование системы стабилизируется и остается неизменным в течение миллиардов лет.
|
|
|
|
Модель Чена, которая теперь дополнена этими новыми данными, поможет астрономам разобраться в истории более старых планетных систем. Она также может помочь в прогнозировании того, как в конечном итоге будут развиваться открытые ими молодые планеты.
|
|
|
|
Наблюдение за TOI-2076 в середине эволюции было редким достижением, которое позволило получить чрезвычайно ценные результаты. Понимание того, когда планетная система вступает в период трансформации и как это выглядит, позволяет получить важнейшее представление о том, как эволюционируют молодые системы и обретают стабильные конфигурации, наблюдаемые вокруг старых звезд. Новая ссылка поможет проиллюстрировать более четкую картину того, как развиваются планетные системы, в том числе такие, как наша собственная.
|
|
|
|
Источник
|
