Co by se stalo, kdybychom měli v naší sluneční soustavě planetu navíc? Ne v okrajích jako výchozí Planeta devět Za Plutem, ale plácnout uprostřed Marsu a Jupiteru?
Podle nového výzkumu, který simuloval a Super Země – termín používaný pro světy masivnější než Země, ale lehčí než plynní obři – a zaznamenal osud všech osmi planet. Výsledky ukazují, že nejmenší změny na oběžné dráze Jupiteru, který je hmotnější než všechny ostatní planety dohromady, mají hluboký a zničující vliv na jemně vyvážené oběžné dráhy ostatních planet.
Stephen Kane, astronom z University of California, Riverside a jediný autor studie, řekl prohlášení (Otevře se na nové kartě). „Hoďte do směsi více ozubených kol a všechno se zlomí.“
Příbuzný: Super-Země: Exoplanety blízké velikosti Země
Naše sluneční soustava byla dlouho považována za model pro všechny planetární soustavy. V uplynulých pětadvaceti letech se však rychle a rozhodně proměnila v outback kvůli nedostatku vlastní superzemě.
Mise NASA na lov exoplanet jako např Kepler tranzit družice pro průzkum exoplanet (kozel) pomohl astronomům uvědomit si, že takové planety jsou v Mléčné dráze překvapivě velmi běžné: třetinu všech exoplanet tvoří superzemě. Věří, že naše sluneční soustava nemá obří Zemi kvůli Jupiteru potlačení tvorby Když během toho dramaticky migroval směrem k pásu asteroidů a zase zpátky ven odesílatel Spousta věcí na slunci. Mají tedy potíže s pochopením takových říší společných pro jiné sluneční soustavy, a to díky nedostatku místních dat, která by jim pomohla modelovat složení a další vlastnosti.
Kane řekl Space.com v e-mailu, že to „byl opakovaným zdrojem frustrace“ mezi komunitou exoplanet. „Moje studie si tedy kladla za cíl odpovědět na otázku: Co kdyby se ti splnilo přání?“
Čtyři vnitřní planety jsou obzvláště zranitelné
Super-země se mohou pohybovat 2 až 10krát Obrovský jako naše planetaKane tedy simuloval planety různých hmotností a umístil je na různé vzdálenosti v hlavním pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem. Začalo to super-Zemí ve dvojnásobné vzdálenosti mezi Zemí a Sluncem, neboli dvěma astronomickými jednotkami (AU; 185 milionů mil nebo 297 milionů km) a vzdálenost se zvětšila až k vnějšímu okraji pásu asteroidů, na 4 AU (371 milionů mil nebo 597 milionů km). To vedlo k tisícům simulací, z nichž každá začala v současnosti a skončila o 10 milionů let později. Každých 100 let Kane zaznamenal následky pro každou z osmi planet sluneční soustavy.
Tyto výsledky ukázaly, že čtyři vnitřní planety – Merkur, Venuše, Mars a Země – jsou zvláště citlivé na změny oběžné dráhy. Některé nebo všechny čtyři planety byly v mnoha případech vyloučeny ze sluneční soustavy. Žádná z tisíců simulací neukázala odchylku od Jupiteru nebo Saturnu. Ale v několika případech dva plynní obři vyhodili jiné planety, včetně nově přidané super-Země a také Uranu, což způsobilo zmatek mezi jeho měsíci.
„Neměl bych velkou naději, že měsíce zůstanou na stabilních drahách kolem planety, když budou vypuštěny ze sluneční soustavy,“ řekl Kane.
Když planeta sedmkrát jako hmotnost Země lesk 163c Byla umístěna jen o něco dále od Marsu a simulace ukázaly, že oběžné dráhy čtyř vnitřních planet se staly nestabilními. Dráhy Země a Venuše se staly natolik excentrickými nebo vejčitými, že došlo k „katastrofickým blízkým setkáním“. Změna jejich oběžných drah uvolnila energii, která byla přenesena na Merkur a brzy poté byla vypuzena. Mars přežil jen do poločasu a Země a Venuše si cestu prorazily kolem osmi milionů let.
Plynoví obři se umí udržet
Na rozdíl od terestrických planet byli plynní obři, zejména Jupiter a Saturn, méně ovlivněni extra planetou. Jejich oběžné dráhy byly jen mírně nestabilní v místech jejich střední pohybové rezonance (MMR) – specifických bodech, kde dvě planety mají oběžné doby, které jsou jednoduchým vzájemným poměrem celých čísel. (Například objekt v 3:1 MMR s Jupiterem oběhne Slunce přesně třikrát na každý jeden oběh Jupitera.)
Takže když se Kane postavil lesk 163cPodobně jako super-Země ve vnějších částech pásu asteroidů na 3,8 AU skončila v 8:5 MMR s Jupiterem a 4:1 MMR se Saturnem. Výsledkem je, že oběžné dráhy obou plynných obrů získají vejčitý tvar, a to natolik, že nejprve vyčistí obří Zemi a později Uran. Kaneova studie zjistila, že v tomto případě i ty nejmenší změny ve vnější sluneční soustavě vážně ovlivnily vnitřní planety. Mars byl sesazen z trůnu například dva miliony let po planetě Uran.
„Co mě na studii nejvíce zarazilo, byla citlivost celkové struktury sluneční soustavy na Jupiterovu rezonanci,“ řekl Kane Space.com v e-mailu.
Přidání obří Země je podle studie méně chaotické, pokud je planeta umístěna blízko konce pásu asteroidů blízko 3 astronomických jednotek (278 milionů mil nebo 447 milionů kilometrů). Zde bude minimálně interagovat s obřími planetami a způsobovat malé rušení ve sluneční soustavě, tvrdí Kane.
V tomto případě „jednou z hlavních mezer, která vyžaduje další průzkum, je stabilita sluneční soustavy v delším časovém měřítku (řekněme miliarda let),“ řekl Manasvi Lingam, astronom z Floridského technologického institutu, který se na výzkumu nepodílel. studie, říká Space.com.org v e-mailu.
Celkově studie ukazuje, „jak důležitý je Jupiter pro dynamiku sluneční soustavy,“ řekl Kane Space.com, „a i relativně malé změny mohou mít obrovský vliv na stabilitu našeho systému.“
Obří planety mohou být běžné ve většině slunečních soustav, protože obří planety, jako je Jupiter, jsou vzácné: pouze deset procent hvězd podobných Slunci hostí obří planety ve vzdálenostech tak daleko od Slunce, jako je ta naše, a u starších hvězd tento počet ještě dále klesá.
Kane řekl, že výzkumníci často spekulovali, zda by naše sluneční soustava mohla bezpečně ukrývat další planetu mezi Marsem a Jupiterem, a odpověď se zdá být ne.
Ken cvrlikání (Otevře se na nové kartě). „Můžete náhodou destabilizovat sluneční soustavu!“
Výzkum je popsán v a papír (Otevře se na nové kartě) Publikováno 28. února v Planetary Science.
Sledujte Sharmilu Kothonoor na Twitteru @zaměstnanec (Otevře se na nové kartě). Následuj nás @zaměstnanec (Otevře se na nové kartě)nebo v Facebook (Otevře se na nové kartě) A Instagram (Otevře se na nové kartě).
Přátelský webový obhájce. Odborník na popkulturu. Bacon ninja. Tvrdý twitterový učenec.
