Гигантские столкновения как вероятное происхождение экзопланет

Астрономы нашли новые доказательства значительного разнообразия планет в пределах одной системы экзопланет, предполагая, что гигантские высокоскоростные столкновения частично ответственны за планетарную эволюцию.

Международная группа ученых во главе с Национальным институтом астрофизики Италии (INAF) с участием физиков из Бристольского университета провела три года, наблюдая за экзопланетной системой Kepler-107 через телескоп «Telescopio Nazionale Galileo» в Ла-Пальма.

Они собрали более ста спектроскопических измерений всех четырех планет «Суб-Нептунов» в Кеплере-107, названных в честь космического телескопа НАСА Кеплер, который обнаружил экзопланетную систему пять лет назад. В отличие от положения Земли к Солнцу, планеты в системе Kelper-107 находятся намного ближе друг к другу и к своей звезде. У всех планет орбитальный период исчисляется днями, а не годами.

Нередко планета, ближайшая к звезде-хозяину, является самой плотной из-за нагревания и взаимодействия с звездой-хозяином, что может привести к потере атмосферы. Однако, как сообщается в Nature Astronomy, в случае Kepler-107 вторая планета, 107c, более плотная, чем первая, 107b. Настолько, что 107c содержит в своем ядре массовую долю железа, по меньшей мере, в два раза большую, чем у 107b, что указывает на то, что в какой-то момент 107c столкнулась с протопланетой такой же массы или с несколькими планетами меньшей массы. Эти удары могли бы оторвать часть породы и силикатной мантии Kepler-107c, предполагая, что сейчас она более плотная, чем была изначально.

«Считается, что гигантские удары сыграли фундаментальную роль в формировании нашей солнечной системы. Скорее всего, Луна является результатом такого удара, им может быть также высокая плотность Меркурия, и большой спутник Плутона Харон, но до сих пор мы не нашли никаких свидетельств гигантских ударов, происходящих в планетных системах за пределами нашей собственной» — говорят ученые.

«Если наша гипотеза верна, она свяжет общую модель формирования нашей солнечной системы с планетарной системой, которая сильно отличается от нашей».

«Своей работой мы добавили еще одну часть в понимании происхождения необычайного разнообразия в составе экзопланет. У нас уже были доказательства того, что сильное облучение звезды способствует частичной или полной эрозии атмосферы самых горячих планет, однако стохастические столкновения между протопланетами также играют роль и могут привести к радикальным изменениям внутреннего состава экзопланеты, и как мы думаем, это произошло с Kepler-107c.»

Aldo S. Bonomo et al. A giant impact as the likely origin of different twins in the Kepler-107 exoplanet system, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-018-0684-9