Podobieństwa między księżycami Układu Słonecznego a egzoplanetami

Rys. 1: lewa strona – zależność między półosią wielką orbity księżyca a jego promieniem przeskalowana do promienia planety macierzystej; prawa strona – widoczny trend dla obiektów o stosunku promieni większym niż 1:100.
Źródło: http://arxiv.org/pdf/1309.1467v1.pdf
Amerykańsko-francuska grupa badaczy przedstawiła wyniki badań porównawczych między systemami planet pozasłonecznych a układami księżyców orbitujących wokół gazowych gigantów Układu Słonecznego.

Liczba planet orbitujących wokół innych gwiazd rośnie w imponującym tempie, przekroczywszy już 800 obiektów, a jeszcze tysiące kandydatów czeka na potwierdzenie. Szczególnie ciekawe są systemy wieloplanetarne, gdyż ich struktura orbitalna i stabilność dynamiczna stanowią wyzwanie dla badań nad powstawaniem układów planetarnych.

Naukowcy – S. R. Kane, N. R. Hinkel i S. N. Raymond – przedstawili analizę porównawczą między wybranymi układami odkrytymi przez misję Kepler i księżycami czterech gazowych gigantów krążących wokół Słońca. Autorzy pracy porównują promienie i półosie wielkie obiektów skalując je względem promieni gwiazdy lub planety macierzystej, analizując także mechanikę i ewolucję dynamiczną wybranych obiektów.

Autorzy przeanalizowali 67 znanych satelitów Jowisza, 62 Saturna, 27 Urana i 13 Neptuna. Zastanawiającą zależność wykazują w zasadzie wszystkie księżyce mające stosunek promienia własnego do promienia planety mniejszy niż 1 do 100, grupując się w dwie grupy obiektów. Wyłamują się z tej reguły nieliczne księżyce Neptuna i krążący wokół Saturna Hyperion. Oddzielną kategorię tworzą większe księżyce, które wykazują pewien wspólny trend – im większy obiekt, tym stosunkowo dalej od planety macierzystej.


Podobną analizę przeprowadzono w przypadku wybranych układów planetarnych odkrytych przez Keplera, oznaczonych numerami 9, 11, 18, 20, 30, 32, 33 i 42. Owe tranzytujące układy planetarne zostały potwierdzone przez pomiary prędkości radialnych i chronometraż tranzytów.

Ciekawym zjawiskiem jest podobna jak w przypadku większych księżyców w Układzie Słonecznym relacja rozmiaru do promienia orbity. Analiza dynamiczna wspomnianych ciał ukazuje także istnienie podobnej relacji między półosiami wielkimi a skalą czasową dyssypacji pływowej (utraty energii w układzie wskutek oddziaływań pływowych) księżyców i planet. Autorzy zwracają uwagę na fakt, że mimo iż istnieje podobna zależność, różnią się jej parametry.


Naukowcy przypuszczają, że podobieństwa w rozkładzie planet, czy księżyców są śladami podstawowych procesów fizycznych zachodzących w trakcie formowania się układów. Autorzy upatrują przyczynę w zjawiskach migracyjnych, a różnice między układami księżyców a planet wynikają z różnic w materiale z jakiego one powstają. Według astronomów, potwierdzenie danych zależności może pomóc przy poszukiwaniu pierwszych egzoksiężyców metodą chronometrażu tranzytów.


Źródło:  SOLAR SYSTEM MOONS AS ANALOGS FOR COMPACT EXOPLANETARY SYSTEMS,  Kane S.R. i in.



Wieńczysław Bykowski 

Liczba odsłon: 1470


Rys. 2: Zależność między półosią wielką orbity planety a jego promieniem przeskalowana do promienia gwiazdy macierzystej ośmiu wieloplanetarnych układów odkrytych przez Keplera.
Źródło: http://arxiv.org/pdf/1309.1467v1.pdf



Rys. 3: Zależność skali czasowej dyssypacji pływowej od półosi wielkiej orbity księżyców (z lewej) i planet (z prawej).
Źródło: http://arxiv.org/pdf/1309.1467v1.pdf