معمای گم شدن ابر زمین ها و مینی نپتون ها ممکن است بالاخره حل شود

دانشمندان دریافتهاند که برخی از سیارهها ممکن است در اوایل زندگی خود به سمت قلب منظومههای سیارهای خود مهاجرت کنند، که احتمالاً کمبود سیاراتی را که میبینیم تقریباً دو برابر عرض زمین هستند، توضیح میدهد.
در طول سالها، دانشمندان توانستهاند سیارات فراخورشیدی زیادی را مشاهده کنند که کوچکتر یا بزرگتر از زمین هستند، اما سیاراتی که دقیقاً بین 1.6 تا 2.2 برابر اندازه جهان ما هستند نسبتاً کمی هستند. به طور خاص، سیارات فراخورشیدی به عنوان تعریف شده است ابر زمین ها یا مینی نپتون ها به نظر می رسد در فضا گم شده است. اگر اندازه آنها کمی بزرگتر از دو برابر سیاره ما باشد، اما همچنان کوچکتر از غول یخی نپتون باشد، به عنوان چنین طبقه بندی می شوند.
نبود این سیارات به «دره شعاع» یا «شعاع شکاف» معروف شده و برای مدت طولانی دانشمندان را نگران کرده است.
اما اکنون تحقیقات جدید نشان میدهد که ابرزمینها و مینی نپتونهای «مفقود شده» ممکن است به سادگی مسیرهای مختلفی را از دره شعاع طی کرده باشند.
ریمو برن، کارشناس سیارات فراخورشیدی در موسسه نجوم ماکس پلانک، گفت: «شش سال پیش، تجزیه و تحلیل مجدد دادههای تلسکوپ فضایی کپلر کمبود سیارات فراخورشیدی به اندازه دو شعاع زمین را نشان داد. در بیانیه ای گفت.
متصل: تعجب! سیارات فراخورشیدی بچه ممکن است شبیه آب نبات اسمارتیز باشند تا کره
دانشمندان برای سالها میدانستند که سیارات پس از شکلگیری میتوانند به سمت ستارههای مادر خود حرکت کنند یا از آنها دور شوند، اما آنچه قبلاً مشخص نبود این بود که این مهاجرت چقدر در ایجاد دره شعاع مؤثر است.
برن میگوید رایجترین توضیح برای دره مربوط به تابش ستارگان به سیارههایی است که آنها را احاطه کردهاند، اتمسفر آن جهانها را از بین میبرند و باعث کوچک شدن آنها میشوند. اما این نظریه به تنهایی برای او رضایت بخش نبود. او توضیح داد: «این توضیح تأثیر مهاجرت سیارهای را نادیده میگیرد.
بنابراین، برن گروهی از محققان را رهبری کرد تا بررسی کنند که آیا مهاجرت سیارهای میتواند توضیح استاندارد را تکمیل کند و بیشتر توضیح دهد که چرا تعداد کمی از ابرزمینها و مینی نپتونها در نزدیکی ستارههایشان میچرخند.
ابر زمین ها کوچک می شوند در حالی که زیر نپتون ها رشد می کنند
از آنجایی که دو سیاره ای که شعاع را اشغال می کنند، ابر زمین و مینی نپتون، هر دو در این شعاع وجود ندارند. منظومه شمسی، دانشمندان نمی توانند از نزدیک مطالعه کنند. با این حال، محققان نسبتاً مطمئن هستند که ابر زمینها سیارات صخرهای یا زمینی هستند، در حالی که ویژگیهای مینی نپتون بسیار کمتر قطعی است.
چیزی که دانشمندان نیز بر آن توافق دارند این است که مینی نپتون ها، که به عنوان زیر نپتون نیز شناخته می شوند، باید دارای جوی باشند که بسیار فراتر از سیارات سنگی باشد.
برن و تیم می خواستند بدانند که آیا این واقعیت ممکن است در ایجاد دره شعاع نقشی داشته باشد و آیا وجود این دره ممکن است تشکیلات و تکامل های بسیار متفاوتی را برای ابرزمین ها و مینی نپتون ها نشان دهد.
برن و همکارانش با تحلیل مجدد شبیهسازیای که تیم در سال 2020 اجرا کردند، فرآیندهای موجود در دیسکهای گاز و غبار اطراف ستارههای جوان که سیارات جدید را به وجود میآورند، تشکیل اتمسفر و مهاجرت سیارات را در نظر گرفتند.
برای شبیه سازی و ایجاد یک راه حل بالقوه برای دره شعاع بسیار مهم است – این نیز مهم است مهاجرت سیاره ای – درک چگونگی رفتار آب در طیف وسیعی از فشارها و دماها بود. این به این دلیل است که این پارامترها امکان محاسبه واقعی تری از رفتار زیر نپتون را فراهم می کند.
توماس هنینگ، عضو تیم و مدیر MPIA در بیانیهای گفت: «این قابل توجه است که چگونه، مانند این مورد، خواص فیزیکی در سطح مولکولی بر فرآیندهای نجومی در مقیاس بزرگ مانند شکلگیری جو سیارهای تأثیر میگذارد.

این تیم دریافت که حرکت به سمت یک ستاره والد تأثیرات بسیار متفاوتی بر روی ابرزمین و مینی نپتون دارد.
مینی نپتون ها دور از ستارگان والدین خود متولد می شوند مناطق بیرونی یخی از سیستم های آنها در حالی که برخی از این سیارات در این زادگاه باقی می مانند و دوزهای کم تابش را از ستاره خود دریافت می کنند، مینی نپتون هایی که به سمت داخل به سمت ستاره خود مهاجرت می کنند، مواد یخی خود را ذوب می کنند.
این امر باعث ایجاد اتمسفر آب متراکم در اطراف این سیارات فراخورشیدی می شود و در نتیجه شعاع آنها را افزایش می دهد و عرض آنها را به خارج از سیارات در شکاف شعاع تغییر می دهد. این امکان پذیر است زیرا مشاهدات کنونی جهان های خارج از منظومه شمسی نمی توانند بین جو یک سیاره فراخورشیدی و جامدات هنگام محاسبه عرض جغرافیایی تمایز قائل شوند. دانشمندان بر این باورند که این اثر باعث می شود که سیارات فراخورشیدی به اندازه 2.4 برابر زمین ایجاد شود.
از سوی دیگر، ابر زمین هایی که یا به سمت ستاره میزبان خود مهاجرت می کنند یا بسیار نزدیک به دنیا می آیند، اتمسفر آنها از تابش شدید ستاره هایشان محروم می شود. این باعث می شود دنیاها جو خود را از دست بدهند و کوچکتر شوند. این تیم میگوید که این اثر، یک هسته صخرهای لخت ایجاد میکند و باعث ایجاد قلهای در اندازههای سیاره فراخورشیدی میشود که فقط ۱.۴ برابر پهنتر از زمین است.
به بیان ساده، این بدان معنی است که در حالی که مینی نپتون ها از دره شعاع در یک جهت خارج می شوند، ابرزمین ها آن را از طریق خروجی مخالف تخلیه می کنند. هر دو مکانیسم منجر به کمبود سیارات در حدود دو برابر عرض زمین می شود.
شبیهسازیهای این تیم که برای کشف بالقوه این رمز و راز استفاده میشود، میتواند پیامدهایی برای سایر حوزههای علم سیارات فراخورشیدی داشته باشد.
کریستف موردازین، عضو تیم و رئیس بخش تحقیقات فضایی و علوم سیارهای دانشگاه برن، میگوید: «اگر نتایج خود را به مناطق خنکتر که آب مایع است گسترش دهیم، این میتواند وجود جهانهای آبی با اقیانوسهای عمیق را نشان دهد. بیانیه گفت. چنین سیاراتی به طور بالقوه می توانند میزبان حیات باشند و به دلیل اندازه آنها اهداف نسبتاً آسانی برای جستجوی نشانگرهای زیستی خواهند بود.
تحقیقات این تیم در 9 فوریه در مجله Nature Communications منتشر شد نجوم طبیعی




