En lösning av en exoplanetgåta

 

Astronomer från Tyskland och Schweiz har gjort en upptäckt som visar hur skillnaden i storleksfördelningen mellan exoplaneter av cirka två jordradier uppstår. Genom datorsimuleringar visar de att migration av isiga, så kallade sub-Neptune till de inre regionerna av ett planetsystem kan förklara fenomenet. När planeten närmar sig sin sol bildar den avdunstande vattenisen en atmosfär som får planeterna att se större ut än i sitt frusna tillstånd. Samtidigt förlorar mindre stenplaneter gradvis en del av sitt ursprungliga gashölje (atmosfär) vilket gör att deras radie krymper över tid under sin färd mot sin sol.

 – Bern-Heidelberg-gruppens teoretiska forskning har förbättrat vår förståelse av hur planetsystem bildas och hur de är sammansatta, förklarar Thomas Henning, chef för MPIA (Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg). Den aktuella studien är ett resultat av många års gemensamt arbete och ständiga förbättringar av  datamodeller.

De senaste resultaten kommer från beräkningar av fysikaliska modeller som spårar planetbildning och efterföljande utveckling. De omfattar processer i gas- och stoftskivorna som omger unga stjärnor och som ger upphov till nya planeter. Dessa modeller inkluderar uppkomsten av atmosfär blandning av olika slags gaser och radiell migration.

"Centralt för studien var vattnets egenskaper vid tryck och temperaturer som förekommer inuti planeter och i deras atmosfärer", förklarar Dr. Remo Burn vid MPIA. Att förstå hur vatten beter sig över ett brett spektrum av tryck och temperaturer är avgörande för datasimuleringar. Det är först under de senaste åren som denna kunskap har varit av tillräcklig kvalitet. Det är denna komponent som möjliggör en realistisk beräkning av sub-Neptunus beteende, vilket förklarar manifestationen av omfattande atmosfärer i varmare regioner.

Då en planet efter sitt bildande i vissa fall dras in mot sin sol av gravitationen finns en lägespunkt av balans där denna resa stannar av. Punkten där gravitationen hamnar i jämvikt med planetens rotation och ibland gravitationen från närliggande objekt som stoppar färden in mot solen.

Bild https://www.mpg.de  av en konstnärlig framställning av en exoplanet vars is på ytan förångas alltmer och bildar en atmosfär när den närmar sig planetsystemets centrala stjärna. Denna process ökar den uppmätta planetradien jämfört med det värde som planeten skulle haft vid sin ursprungliga plats. © Thomas Müller (MPIA.