Inntil veldig nylig trodde vi at solsystemet vårt var prototypen, som andre planetariske systemer skulle bygges langs. Vi trodde det var to klasser av planeter: solide verdener, som vi finner gruppert i de indre regionene, og gasskjemper som er lenger borte. Begynnelsen på 1990-tallet begynte vi å oppdage planeter i nærheten av andre stjerner, og da fant vi ut at solsystemet vårt ikke er helt normalt. I et nytt papir som ble akseptert for publisering denne uken, prøvde to astrofysikere ved Columbia University å finne ut hvorfor.
Det viser seg at det å ha små, solide planeter i det indre solsystemet og store gasskjemper i det ytre solsystemet ikke er helt normalt. Gassgiganter og steinete planeter finnes overalt, og store planeter har nøyaktig samme sjanser for å være nærmere stjernen som små. Planetene vi har funnet har vist at ingenting hindrer gasskjemper i å bli "hot Jupiters", enda mer - de gjør det ganske ofte. Den andre overraskelsen er enda mer overraskende, og for det er verdt det banebrytende arbeidet til NASAs Kepler-romobservatorium. Selv om solide verdener på størrelse med jorden - både større og mindre - er like vanlige som verdener på størrelse med Neptun og Jupiter, er det en tredje klasse av planeter, den vanligste av alle. Mellom størrelsene på jorden og Neptun er det et alternativ som vi overså: en superjord (eller mini-neptun). Og som det viste seg, er superjorden større enn noen annen planet.
Det første spørsmålet som dukket opp for oss: hvorfor er denne klassen av fantastiske verdener så tett befolket? Men da modellene våre av planetformasjoner nær stjerner ble bedre, begynte vi å se at sammen med de overlevende planetene dukket det opp en jevn fordeling. Verdener som var for lite massive, ble som regel absorbert, kastet ut eller kastet i solen av andre kropper. Etter hvert som massen på planeten økte, økte sannsynligheten for deres overlevelse. Jo mer massiv verden - helst tre ganger mer massiv enn jorden - jo mer sannsynlig vil dens tyngdekraft omslutte den i hydrogen og helium. Disse mellomliggende masseverdenene burde være et sted mellom steinete planeter og gasskjemper. Men hvis du ser etter mer og mer massive verdener, vil du se at det er stadig færre av dem. Universet gyter ikke for mange massive verdener bare fordi det har råvarer. Det ville ta 317 av planetene våre å danne Jupiter alene.
Da vår forståelse av planetarisk utdannelse ble bedre, begynte vi å få materielle spørsmål. Hvis superjordene var den vanligste typen verdener, hva er så spesielt med solsystemet at vi ikke har en eneste superjord? Alternativene er interessante, men skuffende:
- Unge superjorder dannet, men overlevde ikke, kan ha blitt kastet ut sammen med migrasjonen av gigantiske planeter.
- Hele det indre solsystemet dannet før Jupiter beveget seg utover, og de solide verdenene viste seg å være små, fordi de dannet seg sent, da alt materialet allerede var brukt.
- Våre massive gassgiganter og solen grep det første planetdannende materialet, og etterlot ikke superjorden.
Imidlertid, ved å bruke den siste utviklingen innen sannsynlig prognose, kom forskerne Jinjin Chen og David Kipping med en ny, interessant og fullstendig forklaring. Kanskje vi tok veldig feil.
Kampanjevideo:
I de fleste tilfeller, da vi observerte planeter, visste vi enten massen eller radiusen, men ikke begge parametrene samtidig. Men uten å vite en parameter, er det umulig å forstå hva slags verden vi har å gjøre med, med et fast stoff som jorden eller med et gassformig som Neptun. Tenk deg to helt forskjellige verdener, som hver er tre ganger mer massive enn jorden: den ene har en solid kjerne på 2,8 jordmasser med et tynt skall av gass rundt seg, og den andre har en solid kjerne på 1,5 jordmasser og samme mengde gass i atmosfæren. Den første planeten vil være lik jorden, men i virkeligheten er den en superjord: større, mer massiv og med en tynn atmosfære. Den andre planeten vil være mer som en mini-neptun: 10 000 kilometer "atmosfære" over en solid overflate i alle retninger, og trykket på overflaten vil umiddelbart knuse ethvert liv vi kjenner.
Chen og Kippings funn gjør det mulig å trekke linjen mellom superjord og mini-neptun nøyaktig. De presenterte en karakterordning som langt overgår våre tidligere alvorlige estimater. Deres variant:
- Enhver verden som veier mindre enn 2,0 ± 0,6 Jorden vil sannsynligvis være solid.
- Enhver verden mellom 2,0 og 130 jordmasser vil være lik Neptun.
- Noe mer massivt enn 8% av solen vår vil være en stjerne.
- Det er alt. En annen klassifisering, ifølge astrofysikere, ville være fullstendig tull.
Det forteller oss også at de fleste av verdens verdener vi kaller "super-land" faktisk befinner seg i enden av lav-massen av neptunlignende verdener, noe som bekrefter en langvarig mistanke. For planeter funnet ved transittmetoden vil en solid verden med en masse på 2,0 jorda være omtrent 25% større i radius enn jorden; hvis mer, vil det nesten helt sikkert være en neptunlignende verden med et massivt hydrogen-heliumskall.
Og vet du hvorfor det ikke er noen superjord i solsystemet vårt? For med masser på henholdsvis 50% og 40% av denne transittterskelen er Jorden og Venus akkurat de superjordene vi leter etter: solide planeter med stor masse. Den neste "klassen" av planeter vil være neptunlignende verdener, og vi har tre av dem.
"Et stort antall oppdagede planeter med en masse på 2-10 jorder blir ofte sitert som bevis på at superjord er veldig vanlig og solsystemet vårt viser seg å være uvanlig," skriver forfatterne. Men hvis grensen mellom den jordiske og den neptuniske verdenen flyttes til to jordmasser, vil ikke solsystemet lenger være uvanlig. Etter vår definisjon er bare tre av de åtte planetene i solsystemet neptuniske verdener, som er den vanligste typen planeter rundt andre soltype-stjerner."
Med andre ord er det sant at det ikke er planeter i vårt solsystem mellom to og ti jordmasser, og dette i seg selv er sjelden. Men dette er ikke den beste måten å klassifisere planeter på; de er bare en del av spekteret av neptuniske verdener, og vi har tre av dem. Det viser seg at vi tok helt feil med problemet med manglende superland. Hvis vi vurderer det riktig, vil det være to interessante konklusjoner: det vi kalte superjord ser ikke ut som jorden i det hele tatt, og det er ikke noe problem, fordi ingenting har forsvunnet i solsystemet vårt.
ILYA KHEL
