رسم توضيحي للاختلافات بين أكثر من 5000 كوكب خارجي معروف تم اكتشافه منذ التسعينيات. Credit: NASA / JPL-Caltech
يشرح نموذج جديد ندرة الكواكب ذات الكتل بين الأرض الفائقة ونبتون الصغيرة.
قد يفسر نموذج جديد يأخذ في الاعتبار القوى المختلفة المؤثرة على الكواكب الصغيرة ملاحظتين محيرتين تمت ملاحظتهما بين أكثر من 3800 نظام كوكبي معروف.
يشير اللغز الأول ، “وادي نصف القطر” ، إلى الندرة غير العادية للكواكب الخارجية التي يبلغ نصف قطرها حوالي 1.8 ضعف قطر الأرض. وفقا للملاحظات التي أدلى بها
“أعتقد أننا أول من شرح وادي الشعاع باستخدام نموذج لتكوين الكواكب والتطور الديناميكي الذي يفسر باستمرار قيودًا متعددة من الملاحظات ،” قال جامعة رايس André Izidoro ، المؤلف المقابل لدراسة نُشرت مؤخرًا في المجلة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. “نحن قادرون أيضًا على إظهار أن نموذجًا لتشكيل الكواكب يتضمن تأثيرات عملاقة يتوافق مع ميزة البازلاء في الكواكب الخارجية.”
رسم توضيحي يوضح ندرة الكواكب الخارجية التي يبلغ حجمها حوالي 1.8 مرة حجم الأرض والتي رصدتها مركبة الفضاء كبلر التابعة لناسا. الائتمان: أ. إيزيدورو / جامعة رايس
إيزيدورو ، زميل ولش لما بعد الدكتوراه من مشروع CLEVER Planets التابع لوكالة ناسا والذي تموله ناسا ، واستخدم المؤلفون المشاركون حاسوبًا عملاقًا لمحاكاة أول 50 مليون سنة من تطوير نظام الكواكب باستخدام نموذج هجرة كوكبي. في النموذج ، تتفاعل أيضًا أقراص الكواكب الأولية للغاز والغبار التي تؤدي إلى نشوء كواكب صغيرة ، مما يجعلها أقرب إلى نجومها الأم وتغلقها في سلاسل مدارية رنانة. تنكسر السلاسل في غضون بضعة ملايين من السنين عندما يتسبب اختفاء قرص الكواكب الأولية في عدم استقرار مداري يؤدي إلى اصطدام كوكبين أو أكثر.
أندريه إيزيدورو هو زميل ولش لما بعد الدكتوراه في مشروع CLEVER Planets بجامعة رايس ، بتمويل من وكالة ناسا. الائتمان: جيف فيتلو / جامعة رايس
تم استخدام نماذج الهجرة الكوكبية لدراسة أنظمة الكواكب التي احتفظت بسلاسلها المدارية الرنانة. على سبيل المثال ، استخدم زملاؤنا من Izidoro و CLEVER Planets نموذجًا للهجرة لعام 2021 لحساب الحد الأقصى من الاضطراب الذي يمكن أن يتحمله نظام الكواكب السبعة في TRAPPIST-1 أثناء القصف مع الحفاظ على هيكله المداري المتناغم.
في الدراسة الجديدة ، تعاون إيزيدورو مع باحثي كليفر بلانيتس راجديب داسغوبتا وأندريا إيزيلا وكلاهما من رايس وهيلك شليشتينج من جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوسوكريستيان زيمرمان وبرترام بيتش من معهد ماكس بلانك علم الفلك في هايدلبرغ ، ألمانيا.
قال إيزيدورو: “إن هجرة الكواكب الشابة إلى نجومها المضيفة يؤدي إلى زيادة سكانية ويؤدي في كثير من الأحيان إلى تصادمات كارثية تجرد الكواكب من غلافها الجوي الغني بالهيدروجين”. “هذا يعني أن التأثيرات العملاقة ، مثل تلك التي شكلت قمرنا ، من المحتمل أن تكون نتيجة عامة لتشكيل الكوكب.”
La recherche suggère que les planètes se présentent sous deux “saveurs”, des super-Terres sèches, rocheuses et 50% plus grandes que la Terre, et des mini-Neptunes riches en glace d’eau et environ 2,5 fois plus grandes que الأرض. قال إيزيدورو إن الملاحظات الجديدة يبدو أنها تدعم النتائج ، والتي تتعارض مع الرأي التقليدي القائل بأن الأرض الفائقة ونبتون الصغيرة هي عوالم جافة وصخرية حصريًا.
بناءً على النتائج التي توصلوا إليها ، توصل الباحثون إلى تنبؤات يمكن اختبارها بواسطة وكالة ناسا DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ac990d
تم تمويل الدراسة من قبل وكالة ناسا ومؤسسة ويلش ومجلس البحوث الأوروبي.