超级地球系外行星通常有巨大的‘Jupiter’ bodyguards

一项新的研究表明,同时具有超地球和木星型行星的行星系统可能很常见。就像在我们自己的太阳系中一样,巨型行星将充当“bodyguards”保护较小的行星免受小行星撞击。

大型条纹行星和两个较小的行星和恒星的距离。

艺术家’包含2个超级地球和1个类似木星的巨型行星的行星系统的概念。新的计算机模拟表明,这样的系统可能很常见。图片通过 MPIA图形部门.

木星是太阳系中最大的行星,通常被认为是通过使危险小行星偏转进入内部太阳系并与我们的世界相撞而帮助地球上存在生命的。那么在其他太阳能系统中呢?其他地球类型的宜居行星是否也有或需要更大的类似木星的星球来保护它们?地球木星的动力学仅仅是a幸,还是行星系统发展的正常部分?

2021年农历日历就在这里!在您的商品消失之前订购。很棒的礼物!

一个国际天文学家小组,由 马丁·史莱克(Martin Schlecker) 马克斯·普朗克天文研究所(MPIA)的研究人员 宣布 一项新的研究表明,这种行星排列可能比以前已知的更为普遍。结果表明,岩石地球型行星– at least 超级地球 as in this study –就像我们自己的太阳系一样,通常会伴随着更大的木星绕行更远的轨道。

新发现中详细介绍了这些发现 同行评审 期刊上已接受发表的论文 天文学& Astrophysics。该文件的最新版本, 已提交 将于2020年10月13日在arXiv上发布。

该研究特别针对超级地球,岩石行星比地球大一点,但质量比海王星大得多,质量也比海王星小得多,质量也比海王星小。新的计算机模拟表明,这些行星通常会在太阳系中与类似木星的行星一起形成在外轨道中,这让人联想到我们太阳系中的排列。正如施莱克(Schlecker)在 陈述:

我们称这类天然气巨头为冷木星。它们与中央恒星相距一定距离生长,在中央恒星中,水以冰的形式存在。

较小的岩石世界被称为干燥的超级地球,大气稀薄,水或冰相对较少。甚至整个地球都被认为是一个干燥的星球,因为海洋以及其他水和冰只占了整个星球的很小一部分’的音量。施莱克说:

此外,尽管海洋和极地地区众多,但地球是水的体积分数仅为0.12%,完全是一个干燥的星球。

气体盘的横截面以及由此产生的太阳系和黑色背景上的文字注释。

根据模拟,冰超地球(a)或岩石(冰贫)超级地球与冷木星(b)一起形成的情景的比较图。原始原行星盘的质量决定了结果。图片来自Schlecker等人/ MPIA.

因此,这种寒冷的木星和干燥的超地球动力与我们在太阳系中看到的非常相似,只是我们的星球比一个超级地球小一点。但是,我们不 ’由于这项研究更多地关注超级地球,因此尚不知道实际上与地球大小相同的行星是否也是如此。

研究人员如何得出这些结论?

他们对围绕1,000个行星系统的新计算机模拟进行了统计评估,这些模拟涉及围绕太阳状恒星演化的过程。根据 克里斯多夫·莫达西尼(Christoph Mordasini),伯尔尼大学的论文合著者:

在模拟过程中,行星胚胎收集了物质,长成行星,改变了轨道,发生碰撞或从系统中弹出。

休伯特·克拉尔(Hubert Klahr) at MPIA added:

这种模拟支持对系外行星系统的研究,因为像冷木星这样的行星需要大量时间才能使其母恒星在其宽轨道上运行。另一方面,模拟原则上不受这些限制的影响。

一排6个标记为地球的行星,大小各异,颜色各异,其中地球最小。

超级地球有多种尺寸,如这位艺术家所示’的概念。图片来自NASA / AMES / JPL-Caltech / 福布斯.

对实际行星系统的观察发现了一些令人惊讶的发现:木星冷的行星几乎也总是具有超级地球。施莱克勒解释说:

我们希望根据近年来的观察结果证实一个令人惊讶的发现,即具有冷木星的行星系统几乎总是包含超地球。

但是模拟似乎显示出一些不同之处,在同一系统中,只有大约1/3的冷木星也应该有一个超级地球。 合成太阳系模型 似乎更少,只有10%的人同时拥有两种类型的行星。

为什么会有差异?科学家有几种想法,但主要的想法与巨型木星般的行星逐渐向内迁移到更靠近恒星的速度有关。根据当前的行星形成理论,这将导致在外层太阳系和内层太阳系之间的中间轨道产生更多的气体巨行星。这些温暖的木星应该干扰内部超地球的轨道,或者与它们碰撞或者使它们从行星系统中弹出。但这还没有被观察到。因此,科学家认为这一速度可能比最初想像的要慢,这将使更多的超地球保持在恒星周围的近轨道上,就像现在已经多次观察到的那样。

在这种情况下,更多的行星系统最终将同时拥有木星和超级地球。

与许多五颜六色的小点的大在它的云彩的行星和漩涡,包括巨大的红色斑点,有黑背景。

木星 as seen by NASA’s 朱诺 宇宙飞船于2019年2月。这个巨大的星球长期以来被认为是“bodyguard”地球,通过巨大的重力保护它免受小行星撞击。图片来自NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS(处理:Kevin M. Gill)/ 亚太点播.

由于目前的观察尚不能具体归类不同超级地球之间的差异,因此该结果在本质上是相当笼统的。有些被认为是多岩石的,而另一些则可能具有全球性的海洋,具体取决于其大小和质量。尽管如此,仿真结果表明,如Schleckler所说,许多行星系统应同时具有冷木星和干超地球。

我们发现大量行星系统同时包含冷木星和至少一个干燥的超地球,即几乎没有水或冰,并且大气层最多。

哪些行星系统最终会同时拥有这两者,这在很大程度上取决于行星的质量。 原行星盘,是由新生恒星周围形成的巨大的气体和尘埃旋转云。例如,中等质量的圆盘的材料太少,无法在内部太阳系中形成超地球,或者在更远的地方形成冷木星。但是,超级地球可能会在系统的外部区域形成,并包含大量的冰。如果一个原行星盘足够大,那么它既可以形成更靠近恒星的超地球,又可以形成离恒星更远的冷木星。

新的模拟对多少行星系统应该同时拥有两种类型的行星做出了一些有趣的预测。但是验证它们并将它们与当前观察值进行协调将需要时间。即将推出的两台望远镜将能够帮助实现这一目标,即极大型望远镜(测验南部欧洲天文台和詹姆斯·韦伯太空望远镜()西太平洋标准时间)。施莱克勒说:

理论预测必须能够面对经验经验而失败。使用即将部署的下一代仪器,我们将能够测试我们的模型是否成立,或者我们是否必须回到图纸上。

戴眼镜的男人微笑着;在远处可见,望远镜的圆顶和广播塔。

马克斯·普朗克天文学研究所的马丁·施莱克(Martin Schlecker),这项新研究的主要作者。图片通过 马丁·施莱克/ MPIA.

看看这些计算机模型是否成立,将会很有趣。例如,我们自己的太阳系有木星,但没有超级地球。相反,我们有很好的ol’地球,比研究关注的行星小一点。如果结果得到验证,是否意味着也可能有许多同时具有木星和地球大小的星球的行星系统?可能会的,但是我们只需要稍等片刻就可以发现!

底线:根据一项新的研究,同时具有超地球和木星型行星的行星系统可能很常见。

资料来源:新一代行星人口综合指数(NGPPS)。三,温暖的超级地球和寒冷的木星:弱的发生相关性,但是具有强大的结构组成链接

通过马克斯·普朗克天文研究所

保罗·斯科特·安德森