Până de curând, am crezut că sistemul nostru solar este prototipul, de-a lungul căruia ar trebui construite alte sisteme planetare. Am crezut că există două clase de planete: lumi solide, pe care le găsim grupate în regiunile interioare și giganți de gaz care sunt mai departe. Începând cu anii 1990, am început să detectăm planete lângă alte stele și apoi am aflat că sistemul nostru solar nu este cu totul normal. Într-o nouă lucrare care a fost acceptată pentru publicare săptămâna aceasta, doi astrofizicieni de la Universitatea Columbia au încercat să-și dea seama de ce.
Se pare că a avea planete mici și solide în sistemul solar interior și giganți mari de gaze în sistemul solar exterior nu este cu totul normal. Gigantele gazoase și planetele stâncoase pot fi găsite peste tot, iar planetele mari au exact aceleași șanse de a fi mai aproape de steaua lor ca și cele mici. Planetele pe care le-am găsit au arătat că nimic nu împiedică giganții gazoși să devină „Jupiteri fierbinți”, chiar mai mult - o fac destul de des. A doua surpriză este și mai surprinzătoare și merită munca de pionierat a observatorului spațial Kepler al NASA. Deși lumile solide de dimensiunea Pământului - atât mai mari, cât și mai mici - sunt la fel de comune ca lumile de dimensiunile lui Neptun și Jupiter, există o a treia clasă de planete, cea mai comună dintre toate. Între dimensiunile Pământului și ale Neptunului, există o opțiune pe care am trecut-o cu vederea: un super-pământ (sau un mini-neptun). Și după cum sa dovedit, super-pământul este mai mare decât orice altă planetă.
Prima întrebare care a apărut: de ce această clasă de lumi uimitoare este atât de dens populată? Dar pe măsură ce modelele noastre de formațiuni planetare din apropierea stelelor s-au îmbunătățit, am început să vedem că, împreună cu planetele supraviețuitoare, a apărut o distribuție lină. Lumile care erau prea puțin masive, de regulă, erau absorbite, aruncate sau aruncate în Soare de alte corpuri. Pe măsură ce masa planetei a crescut, a crescut și probabilitatea supraviețuirii lor. Cu cât lumea este mai masivă - de preferință de trei ori mai masivă decât Pământul - cu atât este mai probabil ca atracția gravitațională să o învelească în hidrogen și heliu. Aceste lumi de masă intermediare ar trebui să fie undeva între planete stâncoase și uriași de gaz. Dar dacă căutați lumi din ce în ce mai masive, veți vedea că sunt din ce în ce mai puține. Universul nu generează un număr excesiv de lumi masive pur și simplu pentru că are materii prime. Ar fi nevoie de 317 dintre planetele noastre pentru a forma Jupiter singur.
Pe măsură ce înțelegerea educației planetare s-a îmbunătățit, am început să avem întrebări de fond. Dacă super-pământurile erau cel mai comun tip de lumi, atunci ce este atât de special la sistemul solar încât nu avem un singur super-pământ? Opțiunile sunt interesante, dar dezamăgitoare:
- S-au format tineri super-pământuri, dar nu au supraviețuit, poate că au fost aruncați împreună cu migrația planetelor uriașe.
- Întregul sistem solar interior s-a format înainte ca Jupiter să se deplaseze spre exterior, iar lumile solide s-au dovedit a fi mici, deoarece s-au format târziu, când tot materialul era deja cheltuit.
- Giganții noștri masivi de gaz și Soarele au apucat primul material care formează planeta, lăsând super-pământului nicio șansă.
Cu toate acestea, folosind cele mai recente evoluții în prognoză probabilistică, oamenii de știință Jinjin Chen și David Kipping au venit cu o explicație nouă, interesantă și completă. Poate ne-am înșelat foarte tare.
Video promotional:
În majoritatea cazurilor, când am observat planete, am știut fie masa, fie raza, dar nu ambii parametri în același timp. Dar fără a cunoaște un parametru, este imposibil să înțelegem cu ce fel de lume avem de-a face, cu un solid ca Pământul sau cu un gazos ca Neptun. Imaginați-vă două lumi complet diferite, fiecare dintre ele fiind de trei ori mai masivă decât Pământul: una are un miez solid de 2,8 mase terestre cu o coajă subțire de gaz în jurul său, iar cealaltă are un miez solid de 1,5 mase terestre și aceeași cantitate de gaz în atmosferă. Prima planetă va fi similară cu Pământul, dar în realitate este un super-Pământ: mai mare, mai masiv și cu o atmosferă subțire. A doua planetă va semăna mai mult cu un mini-neptun: 10.000 de kilometri de „atmosferă” deasupra unei suprafețe solide în toate direcțiile, iar presiunea de pe suprafață va zdrobi instantaneu orice viață pe care o cunoaștem.
Descoperirile lui Chen și Kipping fac posibilă trasarea cu precizie a liniei dintre super-Pământ și mini-neptun. Au prezentat o schemă de notare care depășește cu mult estimările noastre anterioare. Varianta lor:
- Orice lume care cântărește mai puțin de 2,0 ± 0,6 Pământ este probabil să fie solidă.
- Orice lume cuprinsă între 2,0 și 130 de mase de pe Pământ va fi ca Neptun.
- Orice mai masiv decât 8% din Soarele nostru va fi o stea.
- Asta e tot. O altă clasificare, conform astrofizicienilor, ar fi o prostie completă.
De asemenea, ne spune că majoritatea lumilor pe care le numim „super-ținuturi” sunt de fapt situate la capătul cu masă scăzută al lumilor asemănătoare neptunului, confirmând o suspiciune de lungă durată. Pentru planetele găsite prin metoda de tranzit, o lume solidă cu o masă de 2,0 Pământ va fi cu aproximativ 25% mai mare în rază decât Pământul; dacă mai mult, va fi aproape sigur o lume asemănătoare unui neptun cu o coajă masivă de hidrogen-heliu.
Și știți de ce nu există super-pământuri în sistemul nostru solar? Deoarece cu mase de 50% și respectiv 40% din acest prag de tranzit, Pământul și Venus sunt exact super-Pământurile pe care le căutăm: planete solide cu o masă mare. Următoarea „clasă” de planete va fi lumi asemănătoare neptunului și avem trei dintre ele.
„Un număr mare de planete descoperite cu o masă de 2-10 Pământuri sunt adesea citate ca dovezi că super-pământurile sunt foarte frecvente și sistemul nostru solar se dovedește a fi neobișnuit”, scriu autorii. „Cu toate acestea, dacă granița dintre lumea terestră și cea neptuniană va fi mutată la 2 mase terestre, sistemul solar nu va mai fi neobișnuit. Prin definiția noastră, doar trei dintre cele opt planete din sistemul solar sunt lumi Neptuniene, care sunt cel mai comun tip de planete în jurul altor stele de tip solar."
Cu alte cuvinte, este adevărat că nu există planete în sistemul nostru solar între două și zece mase ale Pământului, iar acest lucru în sine este rar. Dar acesta nu este cel mai bun mod de a clasifica planetele; ele fac doar parte din gama lumilor Neptuniene și avem trei dintre ele. Se pare că ne-am înșelat complet în ceea ce privește lipsa superteranelor. Dacă o considerăm corect, vor exista două concluzii interesante: ceea ce am numit super-pământ nu seamănă deloc cu Pământul și nu există nicio problemă, deoarece nimic nu a dispărut în sistemul nostru solar.
ILYA KHEL
