V iskanju planetarne doline

Mednarodna raziskovalna skupina je v članku, objavljenem v reviji The Astrophysical Journal Letters, preučevala nastanek planetarnih sistemov. Poskušala je ugotoviti, zakaj je večina eksoplanetov, ali planetov drugih zvezd, velikosti superzemelj in mini Neptunov, medtem ko je planetov vmesne velikosti znatno manj. Skupina je na podlagi simulacij ugotovila, da vzrok za to tiči v migraciji planetov, torej spreminjanju orbit planetov, ki lahko povzroči trke med njimi.

Od začetka opazovanj smo našli že več kot pet tisoč eksoplanetov. Če bi vse eksoplanete razvrstili po velikosti, bi opazili dve izraziti velikostni skupini planetov. Planeti v prvi velikostni skupini so tako imenovane superzemlje, ki so nekoliko večji od Zemlje in so po sestavi kamniti. Planeti v drugi skupini so tako imenovani mini Neptuni, ki so nekoliko manjši od Neptuna in so bodisi z vodo bogati planeti bodisi imajo trdno jedro in masivno atmosfero. Planetov vmesnih velikosti je zelo malo, zato območju med tema skupinama pravimo dolina polmerov.

To dihotomijo v velikosti eksoplanetov poskušata pojasniti dva različna mehanizma nastanka planetov. Prvi napoveduje, da so superzemlje kamnita jedra mini Neptunov, ki jim je zvezda s sevanjem odpihnila atmosfero. Tako bi dobili dve velikostni skupini planetov. Drugi mehanizem pa dihotomijo med superzemljami in mini Neptuni pojasnjuje z migracijo planetov. Slednjemu se je posvetila raziskovalna skupina v študiji.

Raziskovalna skupina se je preučevanja nastajanja planetov lotila z računalniškimi simulacijami protoplanetarnega diska, disk plina in prahu okoli zvezde, iz katerega nastanejo planeti. S spreminjanjem parametrov simulacije, kot je na primer gostota snovi v disku, so raziskovalci in raziskovalke poustvarili planetarne sisteme, ki vsebujejo le kamnite, le z vodo bogate ali oba tipa planetov. Nato je skupina preverila njihovo stabilnost. 

Skupina je ugotovila, da je večina nastalih sistemov nestabilnih. Nestabilnost vodi do migracije planetov in medplanetarnih trkov. To se zgodi, kadar zvezda s sevanjem odpihne plin iz protoplanetarnega diska, s čimer se rahlo spremenijo orbite planetov. Resonance med planeti se posledično podrejo zaradi spremembe obhodnega časa. Ta proces imenujemo lomljenje resonančnih verig. Orbite postanejo nestabilne, kar sproži migracijo planetov v nove, stabilnejše orbite. V tem procesu lahko pride tudi do trkov med planeti. Ob trku lahko planet izgubi svojo prvinsko atmosfero, prav tako lahko pridobi ali izgubi maso, kar vpliva na velikost planeta.

Skupina je primerjala rezultate simulacij z opazovalnimi rezultati porazdelitve velikosti planetov. Dolino polmerov so opazili le v sistemih, v katerih nastanejo tako kamniti kot z vodo bogati planeti. V stabilnih sistemih skupina ni opazila doline polmerov. Hkrati so simulacije nakazale, da je mehanizem lomljenja resonančnih verig pomemben za razvoj sistemov s kamnitimi in vodnimi planeti, saj se zaradi trkov planeti močno spremenijo.
 

V dolino polmerov je zašel *vajenec Oskar.

Članek je tule.

Vira slik: Zemlja, Neptun