Американский астрофизик определил предельную массу, возможную для планеты; все объекты тяжелее ученый предлагает считать коричневыми карликами. Правда, кроме массы в расчет следует брать состав звезды, вокруг которой вращается небесное тело.
По состоянию на 1 января 2018 года открыто 3,726 экзопланет в 2,792 планетных системах, и, согласно всем существующим оценкам, их настоящее число измеряется сотнями миллиардов только в нашей Галактике. Но кроме планет вокруг чужих звезд вращаются другие небесные тела – субзвездные объекты, коричневые карлики. От планет они отличаются тем, что в их недрах идет термоядерная реакция. Характерный для звезд главной последовательности синтез ядер гелия из ядер водорода в них почти не происходит, потому что водородного топлива в коричневых карликах нет. Но синтез более тяжелых ядер в них возможен и продолжается до тех пор, пока не закончатся запасы легких элементов и коричневый карлик не начнет остывать.
Международный астрономический союз определяет планету как небесное тело, которое вращается вокруг Солнца, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции, и сумевшее очистить свою орбиту от других небесных тел. Экзопланеты не вращаются вокруг Солнца, но остальным требованиям этого определения должны соответствовать. Однако определить, отвечает ли тело, которое вращается вокруг звезды, требованию об отсутствии термоядерной реакции, очень сложно.
Существует рабочее определение экзопланеты, данное в 2003 году Рабочей группой по внесолнечным планетам Международного астрономического союза. Согласно ему, коричневый карлик – это объект меньше звезды, но достаточно большой для поддержания термоядерной реакции на ядрах дейтерия. Астрофизик Кевин Шлауфман (Kevin Schlaufman) из Университета Джонса Хопкинса считает этот критерий неудовлетворительным и предлагает собственный. В своей статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal, Шлауфман утверждает, что отличить планету от коричневого карлика можно по типу звезды, вокруг которой вращается тело.
В основе различия между звездами (и субзвездными объектами) и планетами лежит способ формирования этих объектов. Звезды рождаются из облаков космического газа в результате гравитационного коллапса, а планеты притягивают к себе вещество протопланетного диска вокруг молодой звезды.
До сих пор не существовало способа узнать, как сформировался планетоподобный объект возле далекой звезды; однако на сегодняшний день мы узнали о стольких таких объектах, что можем обратиться к статистике.
Изучив характеристики 143 планетных систем с газовыми гигантами и коричневыми карликами, Шлауфман пришел к выводу, что газовые гиганты массой до четырех масс Юпитера всегда вращаются вокруг высокометалличных звезд, а коричневые карлики массой более 10МJ – вокруг низкометалличных. Этот факт Шлауфман объясняет тем, что в аккреционных дисках планет, содержащих много элементов тяжелее гелия (в астрофизике все такие элементы называются «металлами»), легче формируются планеты, а аккреционные диски, состоящие в основном из водорода и гелия, легче коллапсируют в коричневые карлики.
Масса, равная десяти массам Юпитера, оказалась максимально возможной для планеты, пусть и самой гигантской. Более массивные объекты обнаруживались исключительно возле низкометалличных звезд, а следовательно, с большей вероятностью оказывались коричневыми карликами. В отсутствие более надежных данных Шлауфман предлагает считать объекты массой меньше 10МJ, вращающиеся вокруг высокометалличных звезд, огромными планетами, а те, что имеют массу больше 10МJ и вращаются вокруг звезд низкометалличных, – коричневыми карликами. Это позволит навести порядок, по крайней мере, в части спорных случаев, считает ученый.
Препринт исследования доступен на arXiv.org.
По информации https://naked-science.ru/article/sci/astronom-predlozhil-novoe-opredelenie
Обозрение "Terra & Comp".
