Astronomer afslører mystiske oprindelser af super-Jorden

Mini-Neptuner og superjorder op til fire gange så store som vores egen er de mest almindelige exoplaneter, der kredser om stjerner uden for vores solsystem. Indtil nu, super-Jorden blev anset for at være de stenede kerner af mini-Neptunes, hvis gasfyldte atmosfærer blev blæst væk. I en ny undersøgelse offentliggjort i The Astrophysical Journal , astronomer fra McGill University viser, at nogle af disse exoplaneter aldrig havde gasatmosfære til at begynde med, kaste nyt lys over deres mystiske oprindelse.

Fra observationer, vi ved, at omkring 30 til 50 procent af værtsstjernerne har det ene eller det andet, og de to populationer optræder i omtrent lige store forhold. Men hvor kom de fra?

En teori er, at de fleste exoplaneter er født som mini-Neptuner, men nogle bliver frataget deres gasskaller ved stråling fra værtsstjerner, efterlader kun en tæt, stenet kerne. Denne teori forudsiger, at vores galakse har meget få jordstore og mindre exoplaneter kendt som Jorder og minijorder. Imidlertid, nylige observationer viser, at dette muligvis ikke er tilfældet.

For at finde ud af mere, astronomerne brugte en simulering til at spore udviklingen af ​​disse mystiske exoplaneter. Modellen brugte termodynamiske beregninger baseret på hvor massive deres stenede kerner er, hvor langt de er fra deres værtsstjerner, og hvor varm den omgivende gas er.

"I modsætning til tidligere teorier, vores undersøgelse viser, at nogle exoplaneter aldrig kan bygge gasatmosfærer til at begynde med, " siger medforfatter Eve Lee, Adjunkt ved Institut for Fysik ved McGill University og McGill Space Institute.

Resultaterne tyder på, at ikke alle super-jorde er rester af mini-Neptunes. Hellere, exoplaneterne blev dannet af en enkelt fordeling af sten, født i en roterende skive af gas og støv omkring værtsstjerner. "Nogle af klipperne voksede gasskaller, mens andre dukkede op og forblev stenede superjorder, " hun siger.

Hvordan mini-Neptunes og super-Jorden bliver født

Planeter menes at dannes i en roterende skive af gas og støv omkring stjerner. Stener større end månen har nok tyngdekraft til at tiltrække omgivende gas til at danne en skal omkring dens kerne. Over tid køler denne gasskal ned og krymper, skabe plads til, at mere omgivende gas kan trækkes ind, og får exoplaneten til at vokse. Når hele skallen afkøles til samme temperatur som den omgivende tågegas, skallen kan ikke længere krympe, og væksten stopper.

For mindre kerner, denne skal er lille, så de forbliver stenede exoplaneter. Forskellen mellem superjord og mini-Neptun kommer fra disse stens evne til at vokse og fastholde gasskaller.

"Vores resultater hjælper med at forklare oprindelsen af ​​de to populationer af exoplaneter, og måske deres udbredelse," siger Lee. "Ved at bruge teorien foreslået i undersøgelsen, vi kunne til sidst tyde, hvor almindelige klippefyldte exoplaneter som Jorder og minijorder kan være."

"Primordial Radius Gap and Potentially Broad Core Mass Distributions of Super-Earths and Sub-Neptunes" af Eve Lee og Nicholas Connors blev udgivet i The Astrofysisk tidsskrift .