Астрономія
Астрономія

Довгі орбіти гігантських планет виявилися найбільш поширеними

Дослідники провели тридцятирічне дослідження California Legacy Survey, у ході якого проаналізували екзопланети біля найближчих зірок та зробили висновки щодо розподілу їхніх орбіт. Виявилося, що гігантські планети частіше за все знаходяться на відстані від 1 до 10 астрономічних одиниць від своїх світил. Препринти двох статей доступні на сайті arXiv.org.

Художнє зображення формування планети-гіганта. L. Calçada / ESO

Художнє зображення формування планети-гіганта. L. Calçada / ESO

Навіщо проводили це дослідження?

Збільшення числа відомих екзопланет, для яких вдалося вирахувати маси, орбітальні періоди та ексцентриситети орбіт (ступінь їхньої витягнутості) важливе для розуміння їхнього формування та еволюції. Саме тому за останні три десятиліття астрономи провели безліч досліджень радіальних швидкостей, щоб знайти позасонячні планети, виміряти їхні мінімальні маси та охарактеризувати орбіти. Метод радіальних швидкостей заснований на гравітаційному впливі, що чинять планети на свою зірку. Це змушує світило злегка коливатися, і завдяки ефекту Доплера ці коливання можна зафіксувати у спектрі зірки. Для дослідження California Legacy Survey команда провели понад 100 000 таких вимірювань, використовуючи спектрографи обсерваторії Кека, Автоматичного шукача планет та Лікької обсерваторії. За допомогою цього огляду астрономи сподівалися дізнатися, як планети розподіляються на орбітах за масою, і наскільки поширені холодні гіганти, що знаходяться за межами водяних та снігових ліній у системах (відстань від зірки, на якій планета стає достатньо холодною,щоб містити воду та лід відповідно).

Що саме вивчали астрономи?

Науковці проаналізували вибірку із 719 найближчих зірок. Біля них знаходиться 163 відомих екзопланети, і ще 14 були відкриті під час дослідження. Методом радіальних швидкостей астрономи змогли оцінити маси екзопланет, а також їхню відстань від своїх зірок.

Про що вони дізналися?

Виявилося, що планети з масою, більшою за 30 мас Землі, з'являються на відстані, більшій за одну астрономічну одиницю, у 4 рази частіше, ніж на відстані 0,1–0,3 астрономічних одиниці від зірки. Одна астрономічна одиниця дорівнює відстані від Землі до Сонця. На кожні 100 зірок приходиться 14 гігантських планет з орбітами на відстані 2–8 астрономічних одиниць або ж 8 гігантів на відстані 8–32 астрономічних одиниць. Крім того, субюрітери з масами від 30 до 300 земних (від 0,1 до 1 маси Юпітера) найчастіше з’являються на відстані від 1 до 10 астрономічних одиниць.

Ілюстрація до роботи астрономів. Гігантські планети найчастіше «живуть» на відстані від 1 до 10 астрономічних одиниць. Ті з них, що мешкають дуже близько до своїх зірок, належать до класу гарячих юпітерів, вони отримують велику кількість світла і тепла. Більш віддалені гіганти є набагато холоднішими. Californiхзa Legacy Survey, T. Pyle (Caltech, IPAC)

Ілюстрація до роботи астрономів. Гігантські планети найчастіше «живуть» на відстані від 1 до 10 астрономічних одиниць. Ті з них, що мешкають дуже близько до своїх зірок, належать до класу гарячих юпітерів, вони отримують велику кількість світла і тепла. Більш віддалені гіганти є набагато холоднішими. Californiхзa Legacy Survey, T. Pyle (Caltech, IPAC)

Це свідчить про те, що процеси, які керують утворенням та скупченням планет на цих орбітальних відстанях, також впливають і на планети з меншою масою. Тобто, газоподібна планета може як нарощувати матеріал і переростати у юпітер, або ж припинити нарощування газової оболонки раніше і залишитися субсатурном. Наразі незрозуміло, чому поява гігантських планет збільшується далі лінії снігів: тому що ядра в цьому регіоні утворюються легше, або ж тому, що умови тут сприятливіші для швидкого накопичення газу на твердих ядрах.