stringtranslate.com

Протопланета

Сохранившаяся протопланета Веста

Протопланета — это большой планетарный эмбрион, который возник внутри протопланетного диска и претерпел внутреннее плавление, в результате чего образовалась дифференцированная внутренняя часть. Считается, что протопланеты формируются из планетезималей размером с километр , которые гравитационно возмущают орбиты друг друга и сталкиваются, постепенно объединяясь в доминирующие планеты .

Планетезимальная гипотеза

Планетезималь — это объект, образованный из пыли, камня и других материалов, размером от нескольких метров до сотен километров. Согласно гипотезе планетезималей Чемберлина-Моултона и теориям Виктора Сафронова , протопланетный диск из таких материалов, как газ и пыль, вращался бы вокруг звезды на ранней стадии формирования планетной системы. Действие гравитации на такие материалы формирует все более крупные куски, пока некоторые из них не достигнут размера планетезималей. [1] [2]

Считается, что столкновения планетезималей создали несколько сотен более крупных планетарных эмбрионов. В течение сотен миллионов лет они сталкивались друг с другом. Точная последовательность, в которой планетарные эмбрионы сталкивались, чтобы собрать планеты, неизвестна, но считается, что первоначальные столкновения заменили бы первое «поколение» эмбрионов вторым поколением, состоящим из меньшего количества, но более крупных эмбрионов. Они, в свою очередь, столкнулись бы, чтобы создать третье поколение из меньшего количества, но еще более крупных эмбрионов. В конце концов, осталась только горстка эмбрионов, которые столкнулись, чтобы завершить сборку собственно планет . [3]

Ранние протопланеты содержали больше радиоактивных элементов, [4] количество которых со временем уменьшилось из-за радиоактивного распада . Нагрев из-за радиоактивности, ударов и гравитационного давления расплавлял части протопланет по мере того, как они превращались в планеты. В расплавленных зонах их более тяжелые элементы опускались в центр, тогда как более легкие элементы поднимались на поверхность. Такой процесс известен как планетарная дифференциация . Состав некоторых метеоритов показывает, что дифференциация имела место в некоторых астероидах .

Доказательства в Солнечной системе — сохранившиеся остатки протопланет

В случае Солнечной системы считается, что столкновения планетезималей создали несколько сотен планетарных эмбрионов. Такие эмбрионы были похожи на Цереру и Плутон с массами около 10 22 - 10 23  кг и имели несколько тысяч километров в диаметре. [ необходима цитата ]

Согласно гипотезе гигантского удара , Луна образовалась в результате колоссального удара гипотетической протопланеты Тейя о Землю в начале истории Солнечной системы . [5] [6] [7]

Во внутренней Солнечной системе три протопланеты, которые сохранились более или менее неповрежденными, — это астероиды Церера , Паллада и Веста . Психея , вероятно, выжила после сильного столкновения с другим объектом, который сорвал внешние, каменистые слои протопланеты. [8] Астероид Метис также может иметь схожую историю происхождения с историей Психеи. [9] Астероид Лютеция также имеет характеристики, которые напоминают протопланету. [10] [11] Карликовые планеты пояса Койпера также называются протопланетами. [12] Поскольку на Земле были найдены железные метеориты , считается вероятным, что когда-то в поясе астероидов были и другие протопланеты с металлическим ядром , которые с тех пор были разрушены и являются источником этих метеоритов. [ необходима цитата ]

Внесолнечные протопланеты - наблюдаемые протопланеты

В феврале 2013 года астрономы провели первое прямое наблюдение за кандидатом в протопланеты, формирующимся в диске газа и пыли вокруг далекой звезды HD 100546. [ 13] [14] Последующие наблюдения показывают, что в газовом диске может присутствовать несколько протопланет. [15]

Другая протопланета, AB Aur b, может находиться на самой ранней наблюдаемой стадии формирования газового гиганта. Она расположена в газовом диске звезды AB Aurigae . AB Aur b является одной из крупнейших идентифицированных экзопланет и имеет далекую орбиту, в три раза дальше, чем Нептун от Солнца Земли. Наблюдения за AB Aur b могут бросить вызов традиционным представлениям о том, как образуются планеты. Она была обнаружена телескопом Subaru и космическим телескопом Hubble . [16]

Кольца, щели, спирали, скопления пыли и тени в протопланетных дисках могут быть вызваны протопланетами. Эти структуры не полностью изучены и поэтому не рассматриваются как доказательство присутствия протопланеты. [17] Одним из новых способов изучения влияния протопланет на диск являются наблюдения молекулярных линий протопланетных дисков в форме карт скорости газа. [17] HD 97048 b — первая протопланета, обнаруженная кинематикой диска в форме излома на карте скорости газа. [18]

Неподтвержденные протопланеты

Уверенное обнаружение протопланет затруднено. Протопланеты обычно существуют в богатых газом протопланетных дисках. Такие диски могут создавать повышенную плотность в процессе, называемом фрагментацией диска. Такие фрагменты могут быть достаточно малыми, чтобы быть неразрешенными и имитировать внешний вид протопланеты. [26] Известно несколько неподтвержденных кандидатов в протопланеты, и некоторые обнаружения были позже подвергнуты сомнению.

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Cessna, Abby (26 июля 2009 г.). «Планетезимали». Universe Today . Получено 5 апреля 2022 г.
  2. ^ Ahrens, TJ (1 мая 1993 г.). «Импактная эрозия земных планетарных атмосфер». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 21 (1): 525–555. Bibcode : 1993AREPS..21..525A. doi : 10.1146/annurev.ea.21.050193.002521. hdl : 2060/19920021677 . ISSN  0084-6597 . Получено 5 апреля 2022 г.
  3. ^ Макбрайд, Нил; Иэн Гилмор; Филип А. Блэнд; Элейн А. Мур; Майк Виддоусон; Иэн Райт (2004). Введение в Солнечную систему . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . стр. 56. ISBN 9780521837354.
  4. ^ Cessna, Abby (2009). «Протопланеты». Вселенная сегодня.
  5. ^ Нейс, Тревор (2016-01-30). "Новые доказательства того, что наша Луна образовалась в результате удара возрастом 4,5 миллиарда лет". Forbes . Получено 2016-01-30 .
  6. ^ Young, ED; Kohl, IE; Warren, PH; Rubie, DC; Jacobson, SA; Morbidelli, A. (28 января 2016 г.). «Изотопные свидетельства кислорода для интенсивного смешивания во время гигантского удара, формирующего Луну». Science . 351 (6272): 493–496. arXiv : 1603.04536 . Bibcode :2016Sci...351..493Y. doi :10.1126/science.aad0525. PMID  26823426. S2CID  6548599.
  7. ^ Вулперт, Стюарт (28 января 2016 г.). «Луна образовалась в результате лобового столкновения Земли и формирующейся планеты». UCLA newsroom . UCLA.
  8. ^ "NASA выбирает исследования для будущей ключевой планетарной миссии". 30 сентября 2015 г.
  9. ^ Келли, Майкл С.; Майкл Дж. Гаффи (2000). «9 Метис и 113 Амальтея: генетическая пара астероидов». Icarus . 144 (1): 27–38. Bibcode :2000Icar..144...27K. doi :10.1006/icar.1999.6266.
  10. ^ "BIG PIC: 2 Паллада, астероид с протопланетным положением". Discovery Space . Discovery Communications . 2009-10-08 . Получено 2009-10-08 .
  11. ^ Клотц, Ирен (27.10.2011). «АСТЕРОИД НЕ СТАНОВИТСЯ БОЛЬШИМ: недавно изученный астероид на самом деле является планетарным строительным блоком, который перестал расти». Discovery News . Discovery Communications . Получено 27.10.2011 .
  12. ^ Алан Бойл (2009-10-08). "Протопланета, замороженная во времени". MSNBC . Архивировано из оригинала 2009-10-10 . Получено 2009-09-12 .
  13. ^ "Рождение гигантской планеты?". Европейская южная обсерватория . 28 февраля 2013 г. Получено 2 марта 2013 г.
  14. ^ Quanz, Sasch P.; Amara, Adam; Meyer, Michael P.; Kenworthy, Matthew P.; et al. (2013). "Молодой кандидат в протопланеты, встроенный в околозвездный диск HD 100546". Astrophysical Journal . 766 (1). L1. arXiv : 1302.7122 . Bibcode :2013ApJ...766L...1Q. doi :10.1088/2041-8205/766/1/l1. S2CID  56140977.
  15. ^ Гаруфи, А.; Кванц, СП; Шмид, ХМ; Малдерс, Джорджия; Авенхаус, Х.; Боккалетти, А.; Гински, К.; Ланглуа, М.; Столкер, Т.; Ожеро, Ж.-К.; Бенисти, М.; Лопес, Б.; Доминик, К.; Граттон, Р.; Хеннинг, Т.; Янсон, М.; Менар, Ф.; Мейер, MR; Пинте, К.; Сисса, Э.; Виган, А.; Зурло, А.; Баззон, А.; Буэнцли, Э.; Боннефой, М.; Бранднер, В.; Шовен, Г.; Читам, А.; Кудель, М.; Дезидера, С.; Фельдт, М.; Галичер Р.; Каспер, М.; Лагранж, А.-М.; Ланье, Ж.; Мэр, А.Л.; Меса, Д.; Муйе, Д.; Перетти, С.; Перро, К.; Солтер, Г.; Вильди, Ф. (апрель 2016 г.) . "Вид СФЕРЫ на планетообразующий диск вокруг HD 100546". Астрономия и астрофизика . 588 : A8. arXiv : 1601.04983 . Bibcode :2016A&A...588A...8G. doi : 10.1051/0004-6361/201527940 . ISSN  0004-6361 . Получено 5 апреля 2022 г. .
  16. ^ «Гигантская инопланетная планета, похожая на Юпитер, обнаружена еще «в утробе матери». CBC News . 5 апреля 2022 г. Получено 5 апреля 2022 г.
  17. ^ ab Pinte, Christophe; Teague, Richard; Flaherty, Kevin; Hall, Cassandra; Facchini, Stefano; Casassus, Simon (2022-03-01). "Кинематические структуры в планетообразующих дисках". Protostars and Planets VII . 534 : 645. arXiv : 2203.09528 . Bibcode :2023ASPC..534..645P.
  18. ^ Пинте, К.; ван дер Плас, Г.; Менар, Ф.; Прайс, диджей; Кристианс, В.; Хилл, Т.; Ментиплей, Д.; Гински, К.; Шоке, Э.; Бёлер, Ю.; Дюшен, Ж.; Перес, С.; Касасс, С. (01 августа 2019 г.). «Кинематическое обнаружение планеты, прорезающей брешь в протопланетном диске». Природная астрономия . 3 (12): 1109–1114. arXiv : 1907.02538 . Бибкод : 2019NatAs...3.1109P. дои : 10.1038/s41550-019-0852-6. ISSN  2397-3366. S2CID  195820690.
  19. ^ abcd Gaia Collaboration (2020-11-01). "VizieR Online Data Catalog: Gaia EDR3 (Gaia Collaboration, 2020)". VizieR Online Data Catalog : I/350. Bibcode : 2020yCat.1350....0G. doi : 10.26093/cds/vizier.1350.
  20. ^ ab "PDS 70 | Архив экзопланет NASA". exoplanetarchive.ipac.caltech.edu . Получено 01.03.2023 .
  21. ^ abcd "Калькулятор орбитального периода | Двоичная система". www.omnicalculator.com . Получено 01.03.2023 .
  22. ^ "HD 97048 | Архив экзопланет NASA". exoplanetarchive.ipac.caltech.edu . Получено 01.03.2023 .
  23. ^ Реджиани, Маддалена; Кванц, Саша П.; Мейер, Майкл Р.; Пуэйо, Лоран; Абсил, Оливье; Амара, Адам; Англада, Гиллем; Авенхаус, Хеннинг; Жирар, Жюльен Х.; Карраско Гонсалес, Карлос; Грэм, Джеймс; Мавет, Димитрий; Меру, Фарзана; Милли, Жюльен; Осорио, Майра (2014-09-01). "Открытие кандидата в компаньоны в переходном диске HD 169142 и возможность образования нескольких планет". The Astrophysical Journal . 792 (1): L23. arXiv : 1408.0813 . Bibcode :2014ApJ...792L..23R. doi : 10.1088/2041-8205/792/1/L23. ISSN  0004-637X. S2CID  37427761.
  24. ^ "HD 169142 | Архив экзопланет NASA". exoplanetarchive.ipac.caltech.edu . Получено 11.04.2023 .
  25. ^ Хаммонд, Иэн; Кристианс, Валентин; Прайс, Дэниел Дж.; Точи, Клаудия; Пинте, Кристоф; Джуйярд, Сандрин; Гарг, Химанши (2023-02-01). «Подтверждение и кеплеровское движение протопланеты, высекающей щель HD 169142 b». Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 522 (1): L51–L55. arXiv : 2302.11302 . Bibcode : 2023MNRAS.522L..51H. doi : 10.1093/mnrasl/slad027 .
  26. ^ Тиг, Ричард; Янкович, Мария Р.; Хаворт, Томас Дж.; Ци, Чуньхуа; Или, Джон Д. (01 июня 2020 г.). «Трехмерный вид гамбургера Гомеса». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 495 (1): 451–459. arXiv : 2003.02061 . Бибкод : 2020MNRAS.495..451T. дои : 10.1093/mnras/staa1167 . ISSN  0035-8711.
  27. ^ Краус, Адам Л.; Айрленд, Майкл Дж. (01.01.2012). «LkCa 15: молодая экзопланета, пойманная в момент формирования?». The Astrophysical Journal . 745 (1): 5. arXiv : 1110.3808 . Bibcode : 2012ApJ...745....5K. doi : 10.1088/0004-637X/745/1/5. ISSN  0004-637X.
  28. ^ Карри, Тейн; Маруа, Кристиан; Сьеса, Лукас; Малдерс, Гейс Д.; Лоусон, Келлен; Касерес, Клаудио; Родригес-Руис, Дари; Вишневски, Джон; Гийон, Оливье; Брандт, Тимоти Д.; Касдин, Н. Джереми; Грофф, Тайлер Д.; Лози, Жюльен; Чилкот, Джеффри; Ходапп, Клаус (2019-05-01). "Нет четких прямых доказательств наличия нескольких протопланет на орбите LkCa 15: LkCa 15 bcd — вероятные сигналы внутреннего диска". The Astrophysical Journal . 877 (1): L3. arXiv : 1905.04322 . Bibcode :2019ApJ...877L...3C. doi : 10.3847/2041-8213/ab1b42 . ISSN  0004-637X.
  29. ^ ab Sallum, S.; Follette, KB; Eisner, JA; Close, LM; Hinz, P.; Kratter, K.; Males, J.; Skemer, A.; Macintosh, B.; Tuthill, P.; Bailey, V.; Defrère, D.; Morzinski, K.; Rodigas, T.; Spalding, E. (2015-11-01). "Аккреция протопланет в переходном диске LkCa 15". Nature . 527 (7578): 342–344. arXiv : 1511.07456 . Bibcode :2015Natur.527..342S. doi :10.1038/nature15761. ISSN  0028-0836. PMID  26581290. S2CID  916170.
  30. ^ Quanz, Sascha P.; Amara, Adam; Meyer, Michael R.; Girard, Julien H.; Kenworthy, Matthew A.; Kasper, Markus (2015-07-01). "Подтверждение и характеристика протопланеты HD 100546 b — прямое доказательство образования газового гиганта на расстоянии 50 а. е.". The Astrophysical Journal . 807 (1): 64. arXiv : 1412.5173 . Bibcode :2015ApJ...807...64Q. doi :10.1088/0004-637X/807/1/64. hdl :1887/48578. ISSN  0004-637X. S2CID  119119314.
  31. ^ "HD 100546 | Архив экзопланет NASA". exoplanetarchive.ipac.caltech.edu . Получено 01.03.2023 .
  32. ^ Рамо, Жюльен; Фоллетт, Кэтрин Б.; Пьюэйо, Лоран; Маруа, Кристиан; Макинтош, Брюс; Миллар-Бланшер, Максвелл; Ван, Джейсон Дж.; Вега, Дэвид; Дойон, Рене; Лафреньер, Дэвид; Нильсен, Эрик Л.; Бейли, Ванесса; Чилкот, Джеффри К.; Клоуз, Лэрд М.; Эспозито, Томас М. (2017-06-01). "Оптическое/ближнеинфракрасное исследование HD 100546 b с помощью Gemini Planet Imager и MagAO". The Astronomical Journal . 153 (6): 244. arXiv : 1704.06317 . Bibcode : 2017AJ....153..244R. doi : 10.3847/1538-3881/aa6cae . ISSN  0004-6256. S2CID  19100982.
  33. ^ "AB Aur | Архив экзопланет NASA". exoplanetarchive.ipac.caltech.edu . Получено 01.03.2023 .
  34. ^ Чжоу, Ифань; Боулер, Брендан П.; Ян, Хайфэн; Санги, Аникет; Херцег, Грегори Дж.; Краус, Адам Л.; Бэ, Джаехан; Лонг, Фэн; Фоллетт, Кэтрин Б.; Уорд-Дыонг, Кимберли; Чжу, Чжаохуань; Биддл, Лорен И.; Клоуз, Лэрд М.; Юшу Цзян, Лиллиан; У, Я-Линь (30 августа 2023 г.). "УФ-оптическое излучение AB Aur b согласуется с рассеянным звездным светом". Astrophysical Journal . 166 (6): 11. arXiv : 2308.16223 . Bibcode :2023AJ....166..220Z. дои : 10.3847/1538-3881/acf9ec .
  35. ^ Biddle, Lauren I.; Bowler, Brendan P.; Zhou, Yifan; Franson, Kyle; Zhang, Zhoujian (2024-04-01). "Deep Paβ Imaging of the Candidate Accreting Protoplanet AB Aur b". The Astronomical Journal . 167 (4): 172. arXiv : 2402.12601 . Bibcode : 2024AJ....167..172B. doi : 10.3847/1538-3881/ad2a52 . ISSN  0004-6256.
  36. ^ Берне, О.; Фуэнте, А.; Пантин, Э.; Бухаррабаль, В.; Баруто, К.; Пиллери, П.; Хабарт, Э.; Менар, Ф.; Черничаро, Дж.; Тиленс, AGGM; Джоблин, К. (01 июня 2015 г.). «Наблюдения Гамбургера Гомеса на Очень Большом Телескопе: понимание молодого кандидата на протопланету». Астрономия и астрофизика . 578 : Л8. arXiv : 1504.02735 . Бибкод : 2015A&A...578L...8B. дои : 10.1051/0004-6361/201526041. ISSN  0004-6361.
  37. ^ Verrios, Harrison J.; Price, Daniel J.; Pinte, Christophe; Hilder, Thomas; Calcino, Josh (2022-07-01). «Кинематическое доказательство наличия встроенной планеты в диске IM Lupi». The Astrophysical Journal . 934 (1): L11. arXiv : 2207.02869 . Bibcode : 2022ApJ...934L..11V. doi : 10.3847/2041-8213/ac7f44 . ISSN  0004-637X.
  38. ^ Канагава, Казухиро Д.; Оно, Томохиро; Момосе, Мунетаке (2023-12-01). «Кинематические сигнатуры маломассивной планеты с умеренно наклоненной орбитой в протопланетном диске». Публикации Астрономического общества Японии . 75 (6): 1105–1123. arXiv : 2308.12144 . Bibcode : 2023PASJ...75.1105K. doi : 10.1093/pasj/psad059. ISSN  0004-6264.
  39. ^ Кальцино, Джош; Хильдер, Томас; Прайс, Дэниел Дж.; Пинте, Кристоф; Боллати, Франческо; Лодато, Джузеппе; Норфолк, Броди Дж. (2022-04-01). «Картографирование планетарного следа в HD 163296 с помощью кинематики». The Astrophysical Journal . 929 (2): L25. arXiv : 2111.07416 . Bibcode : 2022ApJ...929L..25C. doi : 10.3847/2041-8213/ac64a7 . ISSN  0004-637X. S2CID  244117638.
  40. ^ Pinte, C.; Hammond, I.; Price, DJ; Christiaens, V.; Andrews, SM; Chauvin, G.; Pérez, LM; Jorquera, S.; Garg, H.; Norfolk, BJ; Calcino, J.; Bonnefoy, M. (2023-11-01). "Кинематические и тепловые сигнатуры кандидата в протопланеты, полученного прямым сканированием вокруг Elias 2-24". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . 526 (1): L41–L46. arXiv : 2301.08759 . Bibcode : 2023MNRAS.526L..41P. doi : 10.1093/mnrasl/slad010 . ISSN  0035-8711.

Внешние ссылки