Яка сьогодні прийнята теорія долі гарячих Юпітерів?

Добре встановлено, що однією з головних особливостей багатьох гарячих юпітерів є їх близькість до їх материнської зірки, як правило, еквівалент перебування в орбіті Меркурія. Отже, ці планети - газові гіганти і дуже гарячі (звідси їх категорія).

Однак кілька відкриттів призвели до питання про те, яка доля цих планет.

приклад 1: HD 209458b aka "Osiris"

За даними сторінки НАСА "Вмираюча планета витікає з вуглецю-кисню" , Осіріс робить більше, ніж "випаровується", він витікає вуглець, кисень разом з воднем в оболонці за планетою, яка була виявлена ​​з Землі. Значення вуглецю та кисню зазначено у статті:

Хоча вуглець і кисень спостерігалися на Юпітері та Сатурні, він завжди знаходиться в комбінованому вигляді, як метан і вода глибоко в атмосфері. У HD 209458b хімічні речовини розбиваються на основні елементи. Але для Юпітера чи Сатурна, навіть як елементи, вони все ще залишатимуться невидимими низько в атмосфері. Той факт, що вони помітні у верхній атмосфері HD 209458b, підтверджує, що атмосферне "здуття" відбувається.

У статті зазначається, що Осіріс, швидше за все, стане гіпотезованим класом екзопланет, відомим як хтонянин , який визначений у "Швидкість випаровування гарячих Юпітерів та формування платонів Хтона" (Hebard et al. 2003) як

новий клас планет, виготовлений із залишкового центрального ядра колишніх гарячих Юпітерів

Вони були б за розміром схожі на Землю, але значно щільніше.

приклад 2: CoRoT-7b

Згідно зі статтею НАСА "Більшість екзопланет на Землі почалися як газові гіганти" , CoRoT-7b - це планета розміром із Землею, де зазвичай знаходиться гарячий Юпітер, вони описують це як

майже в 60 разів ближче до своєї зірки, ніж Земля, тому зірка виявляється майже в 360 разів більша, ніж це сонце на нашому небі ", - сказав Джексон. Як наслідок, поверхня планети зазнає надзвичайного нагрівання, яке може сягати 3 600 градусів Фаренгейта в денному світлі Розмір CoRoT-7b (на 70 відсотків більший від Землі) та маса (у 4,8 рази більше від Землі) свідчать про те, що світ, ймовірно, виготовлений із скелястих матеріалів.

Висока денна температура означає, що зіркована сторона планети, ймовірно, буде розплавлена, будь-яка похмура атмосфера також підірвана. Вчені вважають, що багато маси Землі, можливо, були відкинуті. Також здається, що зменшується маса змушує планету наблизитися до зірки - тому що більше кип'ятіння матеріалу випаровується, отже, маса зменшується.

Підсумовуючи науковців у статті:

Можна сказати, що так чи інакше ця планета зникає перед нашими очима "

Питання

Оскільки це лише два приклади можливого процесу, питання полягає в тому, яка сьогодні прийнята теорія щодо долі гарячих екзопланет Юпітера?

Чи може це бути також причиною того, що гарячий Юпітер не існує в нашій Сонячній системі?

Це досить завантажене питання, оскільки воно сильно залежить від того, яким насправді визначений "гарячий Юпітер". Що таке "гаряче"? Що таке "Юпітер"? Насправді існує континуум планетарних мас і відстань від їх материнської зірки, а в літературі ви часто бачите посилання на "гарячі Нептуни", "гарячі сатурна" тощо.

Переважаюча теорія щодо того, як формуються планети-гіганти, полягає в тому, що вони спочатку зливаються зі скелі та льоду за лідовою лінією , відстань від материнської зірки, на якій вода стає твердою. Ця відстань приблизно там, де сьогодні лежить Марс у нашій Сонячній системі. Що дивно для «планет гарячого газу» - це те, що вони знаходяться в цій крижаній лінії, значно в межах. Це означає, що після того, як вони сформували свої ядра, вони мігрували ближче до своїх зірок-господарів через якийсь не визначений на даний момент процес (для якого є кілька хороших кандидатів, але наразі припустимо, що існування гарячих планет свідчить про те, що принаймні один з цих процесів функціонує досить регулярно).

А як щодо слова "гарячий"? Ну, а для планет, найближчих до їхніх материнських зірок, відомо, що є аномалія радіусу : радіуси цих планет значно більші, ніж прогнозують моделі гігантської структури планет, опромінених їх зірками-господарями. Тож я б визначив «гарячі» планети як газових гігантів, радіуси яких більше, ніж було б передбачено стандартними моделями.

Тепер, коли ми вийшли з дещо з визначень, виникає питання виживання. Коли планети-гіганти наближаються до своїх батьківських зірок, вони стають під замком . Як наслідок, на поверхні планети-гіганта дуже мало розсіюється енергія, форма планети фіксується і внутрішніх рухів мало. Однак планета-гігант також піднімає приплив і на свою зірку-господаря, і оскільки для зміни спина об'єкта з 1000-кратною масою потрібно багато кутових імпульсів, зірки-господарі майже ніколи не підлягатимуть фіксації їх найближча планета.

Швидкість, з якою енергія розсіюється всередині зірки, є дуже невизначеною, і ця невизначеність, як правило, вкладається у параметр якості "Q", коефіцієнт якості, з меншими коефіцієнтами якості, що відображають більше розсіювання. "Q" вимірюється для певних тіл у нашій власній Сонячній системі (тобто Землі та Юпітері) та в деяких зоряних двійках, але сильно змінюється від тіла до тіла, коливаючись приблизно від 10 для Землі до 10 ^ 8 для деяких зірок.

Чи виживе планета, яку слід спостерігати сьогодні, залежить від того, наскільки довгий час розпаду орбіти, який визначається Q, порівнюється з віком системи. Для деяких систем, таких як WASP-12b та WASP-19b , які відрізняються сильно завищеними гарячими юпітерами, Q оцінюється як достатньо малий, щоб змусити їх потрапляти до зірок-господарів у дивно короткий час (<10 ^ 7 років).

Ще одна можливість полягає в тому, що газ, що оточує серцевину скелі / льоду, виводиться за рахунок величезної кількості тепла, що осідає на планеті. Це залишає вас із відносно низькою щільністю планети, яка дещо позбавлена ​​заліза, так як ядра планет-гігантів утворюються далі від зірок-господарів, ніж скелясті планети. Є декілька кандидатських об'єктів, що знаходяться наближеними до маси Нептуна, які, можливо, були вироблені внаслідок того, що таким чином втрачають основну частину своєї атмосфери (Приклад: GJ3470b ).

Що стосується нашої власної Сонячної системи, то формування гарячого Юпітера, ймовірно, зруйнувало б внутрішню Сонячну систему, оскільки вона мігрувала близько до Сонця, завдяки тому, що вона буде бурхливо збурювати орбіти внутрішніх планет. Крім того, Сонце, ймовірно, посилиться в металах завдяки вилученню багатих металами матеріалів з цієї планети-гіганта. Хоча можливо, що в нашій Сонячній системі був гарячий Юпітер до того, як сформувалися інші планети, наразі це здається малоймовірним.