stringtranslate.com

Мини-Нептун

Художественное представление мини-Нептуна или «газового карлика»

Мини -Нептун (иногда называемый газовым карликом или переходной планетой ) — планета, менее массивная, чем Нептун , но похожая на Нептун тем, что имеет толстую водородно - гелиевую атмосферу, вероятно, с глубокими слоями льда, камня или жидких океанов (состоящих из воды , аммиака , смеси того и другого или более тяжелых летучих веществ). [1]

Газовый карлик — это газовая планета с каменистым ядром , накопившая толстую оболочку из водорода, гелия и других летучих веществ , в результате чего ее общий радиус составляет от 1,7 до 3,9 радиусов Земли (1,7–3,9  R 🜨 ). Этот термин используется в трехуровневой системе классификации на основе металличности для экзопланет с коротким периодом обращения , которая также включает каменистые планеты земного типа с радиусом менее 1,7  R 🜨 и планеты с радиусом более 3,9  R 🜨 , а именно ледяные гиганты и газовые гиганты . [2]

Характеристики

Теоретические исследования таких планет в общих чертах основаны на знаниях об Уране и Нептуне. Без плотной атмосферы они были бы классифицированы как планеты-океаны . [3] Расчетная разделительная линия между каменистой планетой и газообразной планетой составляет около 1,6–2,0 радиусов Земли. [4] [5] Планеты с большими радиусами и измеренными массами в основном имеют низкую плотность и требуют протяженной атмосферы для одновременного объяснения их масс и радиусов, а наблюдения показывают, что планеты больше, чем приблизительно 1,6 радиуса Земли (и массивнее, чем приблизительно 6 масс Земли), содержат значительные количества летучих веществ или газа H–He, вероятно, приобретенного во время формирования. [6] [1] Такие планеты, по-видимому, имеют разнообразие составов, которое не очень хорошо объясняется единым соотношением массы и радиуса, как это обнаружено для более плотных каменистых планет. [7] [8] [9] [10] [11] [12]

Нижний предел массы может сильно различаться для разных планет в зависимости от их состава; разделяющая масса может варьироваться от всего лишь одной до максимума в 20 M E . Меньшие газовые планеты и планеты, расположенные ближе к своей звезде, будут терять массу атмосферы быстрее посредством гидродинамического выхода, чем более крупные планеты и планеты, расположенные дальше. [13] [14] [15] Газовая планета с малой массой все еще может иметь радиус, напоминающий радиус газового гиганта, если у нее правильная температура. [16]

Планеты, подобные Нептуну, встречаются значительно реже, чем субнептуны, несмотря на то, что они лишь немного больше. [17] [18] Этот «радиусный обрыв» отделяет субнептуны (радиус < 3 радиусов Земли) от нептунов (радиус > 3 радиусов Земли). [17] Считается, что это происходит потому, что во время формирования, когда газ аккрецирует, атмосферы планет такого размера достигают давления, необходимого для того, чтобы заставить водород попасть в магматический океан, останавливая рост радиуса. Затем, как только магматический океан насыщается, рост радиуса может продолжаться. Однако планеты, у которых достаточно газа для достижения насыщения, встречаются гораздо реже, потому что им требуется гораздо больше газа. [17]

Примеры

Самая маленькая известная внесолнечная планета, которая может быть газовым карликом, — это Kepler-138d , которая менее массивна, чем Земля , но имеет на 60% больший объем и, следовательно, плотность2.1+2,2
−1,2
 г/см3 ,
что указывает либо на значительное содержание воды [19] , либо, возможно, на толстую газовую оболочку. [20] Однако более поздние данные свидетельствуют о том, что она может быть более плотной, чем считалось ранее, и может быть планетой-океаном . [21]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab D'Angelo, G.; Bodenheimer, P. (2016). "In Situ и Ex Situ модели формирования планет Kepler 11". The Astrophysical Journal . 828 (1): id. 33. arXiv : 1606.08088 . Bibcode :2016ApJ...828...33D. doi : 10.3847/0004-637X/828/1/33 . S2CID  119203398.
  2. ^ Три режима внесолнечных планет, выведенные из металличности родительских звезд, Буххаве и др.
  3. ^ Де Муидж, EJW; Броги, М.; Де Кок, Р.Дж.; Коппенхёфер, Дж.; Нефс, С.В.; Снеллен, IAG; Грейнер, Дж.; Ханс, Дж.; Хайнсбрук, Колорадо; Ли, Швейцария; Ван дер Верф, ПП (2012). «Наблюдения за транзитом супер-Земли GJ 1214b в ближнем инфракрасном диапазоне: водный мир или мини-Нептун?». Астрономия и астрофизика . 538 : А46. arXiv : 1111.2628 . Бибкод : 2012A&A...538A..46D. дои : 10.1051/0004-6361/201117205.
  4. ^ Фабрицки, Дэниел К.; Лиссауэр, Джек Дж.; Рагоззин, Дэрин; Роу, Джейсон Ф.; Стеффен, Джейсон Х.; Агол, Эрик; Барклай, Томас; Баталья, Натали; Боруки, Уильям; Чиарди, Дэвид Р.; Форд, Эрик Б.; Готье, Томас Н.; Гири, Джон К.; Холман, Мэтью Дж.; Дженкинс, Джон М.; Ли, Джи; Морхед, Роберт К.; Моррис, Роберт Л.; Шпорер, Ави; Смит, Джеффри К.; Стилл, Мартин; Ван Клив, Джеффри (2014). «АРХИТЕКТУРА МНОГОТРАНЗИТНЫХ СИСТЕМ КЕПЛЕРА . II. НОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ С ВДВОЕ БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ КАНДИДАТОВ». Астрофизический журнал . 790 (2): 146. arXiv : 1202.6328 . Bibcode : 2014ApJ...790..146F. doi : 10.1088/0004-637X/790/2/146.
  5. ^ Когда поверхность экзопланеты становится похожей на земную?, blogs.scientificamerican.com, 20 июня 2012 г.
  6. ^ D'Angelo, G.; Bodenheimer, P. (2013). "Трехмерные радиационно-гидродинамические расчеты оболочек молодых планет, встроенных в протопланетные диски". The Astrophysical Journal . 778 (1): 77 (29 стр.). arXiv : 1310.2211 . Bibcode :2013ApJ...778...77D. doi :10.1088/0004-637X/778/1/77. S2CID  118522228.
  7. ^ Фултон, Бенджамин Дж.; Петигура, Эрик А.; Говард, Эндрю В.; Айзексон, Говард; Марси, Джеффри В.; Каргайл, Филлип А.; Хебб, Лесли; Вайс, Лорен М.; Джонсон, Джон Эшер; Мортон, Тимоти Д.; Синюкофф, Эван; Кроссфилд, Ян Дж. М.; Хирш, Ли А. (2017). "Калифорнийско-кеплеровское обследование. III. Разрыв в распределении радиусов малых планет". The Astronomical Journal . 154 (3): 109. arXiv : 1703.10375 . Bibcode : 2017AJ....154..109F. doi : 10.3847/1538-3881/aa80eb .
  8. ^ Dressing, Courtney D.; et al. (2015). "МАССА Kepler-93b И СОСТАВ ПЛАНЕТЫ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ". The Astrophysical Journal . 800 (2): 135. arXiv : 1412.8687 . Bibcode : 2015ApJ...800..135D. doi : 10.1088/0004-637X/800/2/135.
  9. ^ Роджерс, Лесли А. (2015). " БОЛЬШИНСТВО ПЛАНЕТ С РАДИУСОМ 1,6 ЗЕМЛИ НЕ КАМЕНИСТЫЕ". The Astrophysical Journal . 801 (1): 41. arXiv : 1407.4457 . Bibcode : 2015ApJ...801...41R. doi : 10.1088/0004-637X/801/1/41.
  10. ^ Weiss, Lauren M.; Marcy, Geoffrey W. (2014). "Зависимость массы от радиуса для 65 экзопланет, меньших 4 радиусов Земли". The Astrophysical Journal . 783 (1): L6. arXiv : 1312.0936 . Bibcode :2014ApJ...783L...6W. doi :10.1088/2041-8205/783/1/L6.
  11. ^ Марси, Джеффри В.; Вайс, Лорен М.; Петигура, Эрик А.; Айзексон, Говард; Говард, Эндрю В.; Буххаве, Ларс А. (2014). «Распространение и структура ядра и оболочки планет размером от 1 до 4× Земли вокруг звезд, подобных Солнцу». Труды Национальной академии наук . 111 (35): 12655–12660. arXiv : 1404.2960 . Bibcode : 2014PNAS..11112655M. doi : 10.1073/pnas.1304197111 . PMID  24912169.
  12. ^ Марси, Джеффри В.; и др. (2014). «МАССЫ, РАДИУСЫ И ОРБИТЫ МАЛЫХ ПЛАНЕТОВ КЕПЛЕРА : ПЕРЕХОД ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ К КАМЕНИСТЫМ ПЛАНЕТАМ». Серия приложений к Astrophysical Journal . 210 (2): 20. arXiv : 1401.4195 . Bibcode : 2014ApJS..210...20M. doi : 10.1088/0067-0049/210/2/20.
  13. ^ Фэн Тянь; Тун, Оуэн Б.; Павлов, Александр А.; Де Стерк, Х. (10 марта 2005 г.). «Трансзвуковой гидродинамический выход водорода из атмосфер внесолнечных планет». The Astrophysical Journal . 621 (2): 1049–1060. Bibcode :2005ApJ...621.1049T. CiteSeerX 10.1.1.122.9085 . doi :10.1086/427204. S2CID  6475341. 
  14. ^ Swift, DC; Eggert, JH; Hicks, DG; Hamel, S.; Caspersen, K.; Schwegler, E.; Collins, GW; Nettelmann, N.; Ackland, GJ (2012). "Соотношения массы и радиуса экзопланет". The Astrophysical Journal . 744 (1): 59. arXiv : 1001.4851 . Bibcode :2012ApJ...744...59S. doi :10.1088/0004-637X/744/1/59.
  15. ^ Мартинес, Синтия Ф.; Кунья, Катя; Гецци, Луан; Смит, Верн В. (10.04.2019). «Спектроскопический анализ выборки обзора Калифорнии-Кеплера. I. Параметры звезд, планетарные радиусы и наклон в зазоре радиусов». Астрофизический журнал . 875 (1). Американское астрономическое общество: 29. arXiv : 1903.00174 . Bibcode : 2019ApJ...875...29M. doi : 10.3847/1538-4357/ab0d93 . hdl : 10150/633733 .
  16. ^ Батыгин, Константин; Стивенсон, Дэвид Дж. (2013). "Соотношения массы и радиуса для газообразных планет с очень малой массой". The Astrophysical Journal . 769 (1): L9. arXiv : 1304.5157 . Bibcode :2013ApJ...769L...9B. doi :10.1088/2041-8205/769/1/L9.
  17. ^ abc «Почему так много экзопланет, расположенных ниже Нептуна?». 17 декабря 2019 г.
  18. ^ Кайт, Эдвин С.; Брюс Фегли-младший; Шефер, Лора; Форд, Эрик Б. (2019). «Сверхобилие экзопланетных субнептунов, объясненное кризисом летучести». The Astrophysical Journal Letters . 887 (2): L33. arXiv : 1912.02701 . Bibcode : 2019ApJ...887L..33K. doi : 10.3847/2041-8213/ab59d9 .
  19. ^ Jontof-Hutter, D; Rowe, J; et al. (18 июня 2015 г.). «Масса экзопланеты размером с Марс Kepler-138b по времени транзита». Nature . 522 (7556): 321–323. arXiv : 1506.07067 . Bibcode :2015Natur.522..321J. doi :10.1038/nature14494. PMID  26085271. S2CID  205243944.
  20. ^ Экзопланета с массой Земли не является близнецом Земли — Газообразная планета бросает вызов предположению, что планеты с массой Земли должны быть каменистыми
  21. ^ Тиммер, Джон (15 декабря 2022 г.). «Ученые, возможно, нашли первые водные миры». Ars Technica . Получено 17 декабря 2022 г. .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки