Cum pot două planete atât de asemănătoare în anumite privințe să aibă densități atât de diferite? Potrivit unui nou studiu, o coliziune catastrofală poate fi de vină.
În Sistemul nostru solar, toate planetele interioare sunt lumi stâncoase mici, cu densități similare, în timp ce planetele exterioare sunt giganți cu gaze cu densități similare proprii. Dar nu toate sistemele solare sunt ca ale noastre.
Misiunea Kepler a descoperit o mare varietate de exoplanete în cei nouă ani de funcționare. Datorită acestei misiuni, acum știm despre 2.000 de exoplanete confirmate care au mai puțin de trei raze de pe Pământ. Și deși aceste 2.000 de planete au o gamă destul de strânsă de dimensiuni, densitățile lor pot varia foarte mult.
Noua lucrare a fost publicată în Nature Astronomy de către astronomii Aldo S. Bonomo și Mario Damasso de la Istituto Nazionale Di Astrofisica (INAF) și de Centrul pentru Astrofizică | Astrofizicianul Harvard & Smithsonian (CfA) Li Zeng. O echipă mare de colegi prea numeroși pentru a fi enumerați au fost, de asemenea, implicați în studiu.
Unele dintre cele 2.000 de exoplanete menționate anterior au densități mai mici decât gigantul de gaz Neptun, care este format din volatile cu densitate mică, în timp ce unele au densități mai mari decât Pământul, care constă în cea mai mare parte din rocă (aproximativ 32% fier.) Un nou studiu a examinat exoplanetele în sistemul Kepler-107 pentru a încerca să înțeleagă modul în care planetele din același sistem și cu dimensiuni similare pot avea o gamă atât de largă de densități.
Echipa s-a concentrat pe sistemul Kepler-107, deoarece conține patru planete sub-Neptun: Kepler-107b, c, d și e. Cele două planete cele mai interioare, 107b și 107c, au raze aproape identice de 1,5 și 1,6 razele Pământului, dar 107c este mai mult de două ori mai dens decât 107b. Cum pot acești gemeni, care fac parte dintr-un sistem foarte compact de planete, să aibă compoziții atât de diferite?
„Acesta este unul dintre numeroasele sisteme de exoplanet interesante pe care telescopul spațial Kepler le-a descoperit și caracterizat.”
Li Zeng, Departamentul de Științe ale Pământului și Planetare, Universitatea Harvard.
Răspunsul scurt este fie că s-au format în condiții foarte diferite, fie că s-a întâmplat ceva dramatic după formare pentru a-și modifica densitățile atât de drastic.
Înainte de Kepler, astronomii aveau doar propriul nostru sistem solar. Și în Sistemul nostru, se pare că Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun s-au format în partea exterioară a discului protoplanetar, din gheață și gaze reci care alcătuiau cea mai mare parte a materialului din Sistemul Solar exterior. În interiorul tânărului sistem solar, planetele stâncoase s-au format din materiale care au supraviețuit radiației Soarelui, cum ar fi silicatele și fierul.
Dar misiunea Kepler ne-a arătat că ceea ce credem ca norma, și anume propriul nostru sistem solar, este doar o cale pe care sistemele solare o pot lua. Kepler a descoperit numeroase așa-numite „Hot Jupiters”, lumi mari, gazoase, care orbitează foarte aproape de propriile stele. Acești giganti masivi de gaze nu s-ar fi putut forma atât de aproape de stelele lor, deoarece gazele din care nu s-au format nu ar fi supraviețuit la o apropiere atât de apropiată de steaua lor. Ei trebuie să se fi format mai departe și apoi să migreze.
Există dovezi că Jupiter s-a format în zona exterioară a sistemului nostru solar, apoi a migrat mai aproape de Soare, înainte de a-și găsi drumul către orbita sa actuală. Dar, din câte știm, planetele stâncoase interioare nu au migrat: s-au format în Sistemul Solar interior și au rămas aici.
De asemenea, sistemul Kepler 107 ne arată că sistemele solare se pot forma diferit de ale noastre și că o coliziune catastrofică între două lumi le poate modifica densitățile.
Kepler 107b și 107c au raze de 1,53 și 1,59 razele Pământului, perioade orbitale de 3,18 și 4,9 zile, dar densități de 5,3 și respectiv 12,65 grame pe centimetru cub. Ce poate reprezenta diferența uriașă în ceea ce privește densitățile? Dacă radiația solară era responsabilă, prin fierberea volatilelor, nu i-ar fi fost supuse ambele planete? De asemenea, planeta exterioară are densitatea mai mare, nu cea interioară.
Echipa de astronomi susține că a fost o coliziune catastrofică care este responsabilă pentru densitățile disparate.
Ceea ce cred ei că s-a întâmplat este că Kepler 107c, planeta exterioară și mai densă, a suferit o coliziune catastrofală care și-a dezbrăcat mantaua de silicat, lăsând doar miezul de fier.
„Acesta este unul dintre numeroasele sisteme exoplanet interesante pe care telescopul spațial Kepler le-a descoperit și caracterizat”, a spus Li Zeng, de la Harvard. „Această descoperire a confirmat lucrările teoretice anterioare care sugerează că impactul uriaș între planete a jucat un rol în timpul formării planetei. Misiunea TESS este de așteptat să găsească mai multe astfel de exemple. ”
Coliziunile planetare nu sunt o idee nouă. Dovada arată că Luna Pământului a fost creată ca urmare a unei coliziuni catastrofale între Pământ și un alt corp numit Theia. Această nouă cercetare sugerează că acestea pot fi mult mai frecvente decât s-a crezut.
Dacă întreruperile catastrofale apar frecvent în sistemele planetare, atunci astronomii prezic găsirea a numeroase alte exemple precum Kepler-107, deoarece un număr tot mai mare de densități exoplanetice sunt determinate mai precis.
Surse:
- Document de cercetare: un impact uriaș ca origine probabilă a gemenilor diferiți în sistemul exoplanetelor Kepler-107
- Comunicat de presă: coliziune cu exoplanetele
- Wikipedia: Kepler-107
- Cal-Tech: Jupitere calde
- Wikipedia: Jupiter fierbinte
