Jaka jest obecnie akceptowana teoria losów gorących Jowisza?

Jest dobrze ustalone, że jedną z głównych cech wielu gorących jowiszów jest ich bliskość do gwiazdy macierzystej, zwykle równoważna byciu w orbicie Merkurego. Planety te są gazowymi gigantami i są bardzo gorące (stąd ich kategoria).

Jednak kilka odkryć doprowadziło do pytania o to, jaki jest los tych planet.

przykład 1: HD 209458b alias „Ozyrys”

Według strony NASA „Dying Planet Leaks Carbon-Oxygen” , Ozyrys robi więcej niż „paruje”, przecieka węgiel, tlen wraz z wodorem w kopercie za planetą wykrytą z Ziemi. Znaczenie węgla i tlenu jest określone w artykule:

Chociaż na Jowiszu i Saturnie zaobserwowano węgiel i tlen, zawsze występuje on w postaci połączonej jako metan i woda głęboko w atmosferze. W HD 209458b chemikalia są rozbite na podstawowe elementy. Ale na Jowiszu lub Saturnie, nawet jako pierwiastki, nadal pozostałyby niewidoczne nisko w atmosferze. Fakt, że są one widoczne w górnej atmosferze HD 209458b, potwierdza, że ​​zdmuchiwanie atmosferyczne ma miejsce.

W artykule stwierdzono, że Ozyrys prawdopodobnie stanie się hipotetyczną klasą egzoplanety znanej jako Chthonian , która jest zdefiniowana w „ Szybkości parowania gorących Jowiszów i formowaniu się planet Chthonian” (Hebard i in. 2003) jako

nowa klasa planet zbudowana z resztkowego centralnego rdzenia byłych gorących Jowisza

Byłyby podobne do Ziemi, ale znacznie gęstsze.

przykład 2: CoRoT-7b

Zgodnie z artykułem NASA „Najbardziej podobna do Ziemi egzoplaneta rozpoczęła się jako gazowy gigant” , CoRoT-7b jest planetą wielkości Ziemi, na której zwykle znajduje się gorący Jowisz, opisują to jako

jest prawie 60 razy bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia, więc gwiazda wydaje się prawie 360 ​​razy większa niż Słońce na naszym niebie ”, powiedział Jackson. W rezultacie powierzchnia planety ulega ekstremalnemu nagrzewaniu, które może osiągnąć 3600 stopni Fahrenheita w świetle dziennym rozmiar CoRoT-7b (70 procent większy niż Ziemia) i masa (4,8 razy większa od Ziemi) wskazują, że świat prawdopodobnie zbudowany jest z materiałów skalistych.

Wysoka temperatura w ciągu dnia oznacza, że ​​strona planety zwrócona w stronę gwiazd może się stopić, a wszelkie wątłe atmosfery zostaną zniszczone. Naukowcy szacują, że wiele mas Ziemi mogło zostać zagotowanych. Wydaje się również, że malejąca masa powoduje, że planeta jest przyciągana bliżej gwiazdy, co powoduje gotowanie większej ilości materiału, stąd masa maleje.

Podsumowując naukowców w artykule:

Można powiedzieć, że w ten czy inny sposób ta planeta znika na naszych oczach, „

Pytanie

Ponieważ są to tylko 2 przykłady możliwego procesu, pytanie brzmi: jaka jest obecnie przyjęta teoria co do losu gorących egzoplanet Jowisza?

Czy może to być również powód, dla którego gorący układ Jowisza nie istnieje w naszym Układzie Słonecznym?

Jest to dość obciążone pytanie, ponieważ zależy w dużej mierze od tego, czym właściwie jest „gorący Jowisz”. Co to jest „gorące”? Co to jest „Jowisz”? W rzeczywistości istnieje kontinuum mas planetarnych i odległości od ich gwiazdy macierzystej, aw literaturze często można znaleźć odniesienia do „gorących Nepeptów”, „gorących Saturnów” itp.

Dominującą teorią formowania się gigantycznych planet jest to, że najpierw łączą się one ze skały i lodu poza linią lodu , odległość od gwiazdy macierzystej, w której woda staje się stała. Odległość ta jest mniej więcej tam, gdzie Mars leży dzisiaj w naszym układzie słonecznym. Zaskakujące w „planetach z gorącym gazem” jest to, że znajdują się one w tej linii lodu, znacznie w jej obrębie. Oznacza to, że po uformowaniu rdzeni migrowali bliżej swoich gwiazd macierzystych za pomocą jakiegoś obecnie nieokreślonego procesu (do którego jest kilku dobrych kandydatów, ale na razie załóżmy, że istnienie gorących planet pokazuje, że przynajmniej jeden z tych procesów działa dość regularnie).

A co ze słowem „gorący”? Cóż, dla planet znajdujących się najbliżej ich gwiazd macierzystych wiadomo, że występuje anomalia promienia : promienie tych planet są znacznie większe niż przewidywałyby modele struktury gigantycznej planety napromieniowane przez gwiazdy macierzyste . Zdefiniowałbym więc „gorące” planety jako gigantów gazowych, których promienie są większe niż przewidywane przez modele standardowe.

Teraz, gdy usunęliśmy niektóre definicje, pojawia się kwestia przetrwania. Kiedy gigantyczne planety są blisko swoich gwiazd macierzystych, zostają one zablokowane . W rezultacie na powierzchni gigantycznej planety jest bardzo mało energii rozproszonej pływowo, kształt planety jest ustalony i ruchy wewnętrzne są niewielkie. Jednak gigantyczna planeta również wywołuje falę na swojej gwiazdy macierzystej, a ponieważ zmiana kąta obrotu obiektu o 1000 razy większej masie wymaga dużego momentu pędu, gwiazdy macierzyste prawie nigdy nie zostaną zablokowane ich najbliższa planeta.

Szybkość, z jaką energia jest rozpraszana w gwieździe, jest wysoce niepewna, a ta niepewność jest zwykle zamiatana do parametru krówki „Q”, współczynnika jakości, przy niższych współczynnikach jakości odzwierciedlających większe rozproszenie. „Q” jest mierzone dla niektórych ciał w naszym własnym Układzie Słonecznym (tj. Ziemi i Jowiszu) i niektórych gwiazdach binarnych, ale jest bardzo zmienne w zależności od ciała, w zakresie od około 10 dla Ziemi do 10 ^ 8 dla niektórych gwiazd.

To, czy planeta przetrwa do dzisiejszego dnia, zależy od tego, jak długo czas rozpadu orbity, określony przez Q, porównuje się do wieku systemu. W przypadku niektórych systemów, takich jak WASP-12b i WASP-19b , które zawierają wysoce napompowane gorące Jowisze, Q jest szacowane na tyle małe, aby spowodować, że spadną one na gwiazdy macierzyste w zaskakująco krótkim czasie (<10 ^ 7 lat).

Inną możliwością jest to, że gaz otaczający rdzeń skalny / lodowy jest wydmuchiwany przez ogromną ilość ciepła osadzonego na planecie. To pozostawia planetę o stosunkowo niskiej gęstości, która jest nieco pozbawiona żelaza, ponieważ rdzenie gigantycznych planet tworzą się dalej od swoich gwiazd macierzystych niż planety skaliste. Istnieje kilka kandydujących bliskich obiektów o masie Neptuna, które mogły powstać w wyniku utraty przez nie dużej części atmosfery w ten sposób (przykład: GJ3470b ).

Jeśli chodzi o nasz własny układ słoneczny, formacja gorącego Jowisza prawdopodobnie zniszczyłaby wewnętrzny układ słoneczny, który migrowałby blisko Słońca, z powodu gwałtownego zakłócenia orbit wewnętrznych planet. Ponadto Słońce prawdopodobnie wzmocniłoby się w metalach z powodu nagromadzenia bogatego w metal materiału z tej gigantycznej planety. Chociaż potencjalnie możliwe jest, że w naszym Układzie Słonecznym był gorący Jowisz, zanim powstały inne planety, obecnie wydaje się mało prawdopodobne.