Indtil for nylig troede vi, at vores solsystem var prototypen, langs hvilken andre planetariske systemer skulle bygges. Vi troede, at der var to klasser af planeter: solide verdener, som vi finder grupperet i de indre regioner, og gaskæmper, der er længere væk. Begyndende i 1990'erne begyndte vi at opdage planeter i nærheden af andre stjerner, og så fandt vi ud af, at vores solsystem ikke er helt normalt. I et nyt papir, der blev accepteret til offentliggørelse i denne uge, forsøgte to astrofysikere ved Columbia University at finde ud af hvorfor.
Det viser sig, at det ikke er helt normalt at have små, solide planeter i det indre solsystem og store gaskæmper i det ydre solsystem. Gaskæmper og stenplaneter kan findes overalt, og store planeter har nøjagtigt de samme chancer for at være tættere på deres stjerne som små. De planeter, vi har fundet, har vist, at intet forhindrer gaskæmper i at blive "hot Jupiters", endnu mere - de gør det ganske ofte. Den anden overraskelse er endnu mere overraskende, og det er værd at banebrydende arbejde fra NASAs Kepler-rumobservatorium. Selvom solide verdener på størrelse med jorden - både større og mindre - er lige så almindelige som verdener på størrelse med Neptun og Jupiter, er der en tredje klasse af planeter, den mest almindelige af alle. Mellem størrelsen af Jorden og Neptun er der en mulighed, som vi overså: en superjord (eller mini-neptun). Og som det viste sig, er superjorden større end nogen anden planet.
Det første spørgsmål, der opstod: hvorfor er denne klasse af fantastiske verdener så tæt befolket? Men da vores modeller af planetformationer nær stjerner blev bedre, begyndte vi at se, at sammen med de overlevende planeter dukkede en jævn fordeling op. Verdener, der var for lidt massive, blev som regel absorberet, kastet ud eller kastet i solen af andre kroppe. Da planetens masse steg, øgede sandsynligheden for deres overlevelse. Jo mere massiv verden - helst tre gange mere massiv end Jorden - jo mere sandsynligt vil dens tyngdekraft omslutte den med brint og helium. Disse mellemliggende masseverdener skulle være et sted mellem stenede planeter og gaskæmper. Men hvis du ser efter mere og mere massive verdener, vil du se, at der er mindre og mindre af dem. Universet gyder ikke et for stort antal massive verdener, simpelthen fordi det har råmaterialer. Det ville tage 317 af vores planeter at danne Jupiter alene.
Da vores forståelse af planetarisk uddannelse forbedredes, begyndte vi at have væsentlige spørgsmål. Hvis superjord var den mest almindelige type verdener, hvad er så specielt ved solsystemet, at vi ikke har en eneste superjord? Indstillingerne er interessante, men skuffende:
- Unge superjorder dannet, men overlevede ikke, kan være blevet kastet ud sammen med vandringen af kæmpe planeter.
- Hele det indre solsystem dannet inden Jupiter bevægede sig udad, og de faste verdener viste sig at være små, fordi de dannede sig sent, da alt materialet allerede var brugt.
- Vores massive gasgiganter og solen greb det første planetdannende materiale og efterlod ingen chance for superjorden.
Imidlertid kom forskerne Jinjin Chen og David Kipping med en ny, interessant og komplet forklaring ved hjælp af den seneste udvikling inden for sandsynlig prognose. Måske var vi meget forkerte.
Salgsfremmende video:
I de fleste tilfælde, da vi observerede planeter, vidste vi enten massen eller radiusen, men ikke begge parametre på samme tid. Men uden at kende en parameter, er det umuligt at forstå, hvilken slags verden vi har at gøre med, med et faststof som Jorden eller med et gasformigt som Neptun. Forestil dig to helt forskellige verdener, som hver er tre gange mere massive end Jorden: den ene har en solid kerne på 2,8 jordmasser med en tynd gasskal omkring sig, og den anden har en solid kerne på 1,5 jordmasser og den samme mængde gas i atmosfæren. Den første planet vil være magen til Jorden, men i virkeligheden er den en superjord: større, mere massiv og med en tynd atmosfære. Den anden planet vil være mere som en mini-neptun: 10.000 kilometer "atmosfære" over en fast overflade i alle retninger, og trykket på overfladen vil øjeblikkeligt knuse ethvert liv, vi kender.
Chen og Kippings fund gør det muligt at trække grænsen nøjagtigt mellem superjord og mini-neptun. De præsenterede en klassificeringsordning, der langt overgår vores tidligere dystre skøn. Deres variant:
- Enhver verden, der vejer mindre end 2,0 ± 0,6 Jorden, er sandsynligvis solid.
- Enhver verden mellem 2,0 og 130 jordmasser vil svare til Neptun.
- Alt mere massivt end 8% af vores sol vil være en stjerne.
- Det er alt. En anden klassificering, ifølge astrofysikere, ville være fuldstændig vrøvl.
Det fortæller os også, at de fleste af de verdener, vi kalder "superlande", faktisk er placeret i den lave masse af neptunlignende verdener, hvilket bekræfter en langvarig mistanke. For planeter, der findes ved transitmetoden, vil en solid verden med en masse på 2,0 jordarter være omkring 25% større i radius end jorden; hvis mere, vil det næsten helt sikkert være en neptunlignende verden med en massiv brint-heliumskal.
Og ved du hvorfor der ikke er nogen superjord i vores solsystem? Fordi med masser på henholdsvis 50% og 40% af denne transitgrænse er Jorden og Venus nøjagtigt de superjord, som vi leder efter: faste planeter med en stor masse. Den næste "klasse" af planeter vil være neptunlignende verdener, og vi har tre af dem.
"Et stort antal opdagede planeter med en masse på 2-10 jordarter citeres ofte som bevis for, at superjord er meget almindelig, og vores solsystem viser sig at være usædvanlig," skriver forfatterne.”Men hvis grænsen mellem den jordiske og den neptuniske verden flyttes til 2 jordmasser, vil solsystemet ikke længere være usædvanligt. Efter vores definition er kun tre af de otte planeter i solsystemet neptuniske verdener, som er den mest almindelige type planeter omkring andre solformige stjerner."
Med andre ord er det rigtigt, at der ikke er nogen planeter i vores solsystem mellem to og ti jordmasser, og det er i sig selv sjældent. Men dette er ikke den bedste måde at klassificere planeter på; de er bare en del af rækken af Neptun-verdener, og vi har tre af dem. Det viser sig, at vi tog helt fejl med problemet med manglende superlande. Hvis vi betragter det korrekt, vil der være to interessante konklusioner: hvad vi kaldte superjord ligner overhovedet ikke Jorden, og der er ikke noget problem, fordi intet er forsvundet i vores solsystem.
ILYA KHEL
