ทฤษฎีที่ยอมรับกันในปัจจุบันสำหรับชะตากรรมของดาวพฤหัสบดีร้อนคืออะไร?

เป็นที่ทราบกันดีว่าคุณสมบัติหลักอย่างหนึ่งของดาวพฤหัสร้อนทั้งหลายนั้นอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่ของมันซึ่งโดยปกติจะเทียบเท่ากับการอยู่ในวงโคจรของดาวพุธ ดังนั้นดาวเคราะห์เหล่านี้จึงเป็นดาวก๊าซยักษ์และร้อนมาก

อย่างไรก็ตามการค้นพบไม่กี่คนได้นำไปสู่การตั้งคำถามเกี่ยวกับชะตากรรมของดาวเคราะห์เหล่านี้คืออะไร

ตัวอย่างที่ 1: HD 209458b aka "Osiris"

ตามหน้าของนาซ่า"ดาวเคราะห์ที่กำลังจะรั่วไหลคาร์บอน - ออกซิเจน"โอซิริสทำมากกว่า 'การระเหย' มันเป็นการรั่วไหลของคาร์บอนออกซิเจนข้างกับไฮโดรเจนในซองที่อยู่ด้านหลังดาวเคราะห์ที่ตรวจพบจากโลก ความสำคัญของคาร์บอนและออกซิเจนระบุไว้ในบทความ:

แม้ว่าคาร์บอนและออกซิเจนจะถูกตรวจพบบนดาวพฤหัสและดาวเสาร์ แต่มันก็อยู่ในรูปแบบที่รวมกันเป็นมีเธนและน้ำลึกในชั้นบรรยากาศ ใน HD 209458b สารเคมีจะถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน แต่สำหรับดาวพฤหัสหรือดาวเสาร์แม้จะเป็นองค์ประกอบพวกมันก็ยังคงมองไม่เห็นในชั้นบรรยากาศ ความจริงที่ว่าพวกมันสามารถมองเห็นได้ในบรรยากาศชั้นบนของ HD 209458b ยืนยันว่าเกิด 'การระเบิด' ในชั้นบรรยากาศ

มันระบุไว้ในบทความที่ว่าโอซิริสน่าจะเป็นระดับของดาวเคราะห์นอกระบบที่รู้จักกันในชื่อChthonianซึ่งกำหนดไว้ใน"อัตราการระเหยของดาวพฤหัสร้อนและการก่อตัวของดาวเคราะห์ Chthonian" (Hebard et al. 2003) ในฐานะ

ดาวเคราะห์ดวงใหม่ที่ทำจากแกนกลางที่เหลือของดาวพฤหัสร้อนในอดีต

สิ่งเหล่านี้จะมีขนาดใกล้เคียงกับโลก แต่หนาแน่นกว่ามาก

ตัวอย่างที่ 2: CoRoT-7b

อ้างอิงจากบทความขององค์การนาซ่า"ดาวเคราะห์นอกระบบส่วนใหญ่ที่เริ่มต้นในฐานะก๊าซยักษ์" CoRoT-7b เป็นดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกที่พบดาวพฤหัสร้อนอยู่พวกมันอธิบายว่า

อยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากกว่าโลกมากกว่า 60 เท่าดังนั้นดาวฤกษ์จึงปรากฏใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ในท้องฟ้าของเราเกือบ 360 เท่า "แจ็กสันกล่าวด้วยเหตุนี้พื้นผิวของดาวเคราะห์จึงมีความร้อนสูงถึง 3,600 องศาฟาเรนไฮต์ในเวลากลางวัน ด้านขนาดของ CoRoT-7b (ใหญ่กว่าโลก 70%) และมวล (4.8 เท่าของโลก) บ่งชี้ว่าโลกอาจทำจากวัสดุหิน

อุณหภูมิในเวลากลางวันที่สูงหมายความว่าด้านที่หันไปทางดวงดาวของดาวเคราะห์น่าจะหลอมละลายและบรรยากาศบางส่วนก็ถูกทำลายไปเช่นกัน นักวิทยาศาสตร์ประเมินว่ามวลของโลกจำนวนมากอาจถูกต้มจนเดือด ดูเหมือนว่ามวลที่ลดลงนั้นทำให้ดาวเคราะห์ถูกดึงเข้ามาใกล้กับดาวฤกษ์มากขึ้นเนื่องจากวัตถุจะถูกต้มมากขึ้นดังนั้นมวลก็จะลดลง

เพื่อสรุปเกี่ยวกับนักวิทยาศาสตร์ในบทความ:

คุณสามารถพูดได้ว่าไม่ทางใดก็ทางหนึ่งดาวเคราะห์ดวงนี้จะหายไปต่อหน้าต่อตาเรา "

คำถาม

เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นเพียง 2 ตัวอย่างของกระบวนการที่เป็นไปได้คำถามคือทฤษฎีที่ยอมรับกันในปัจจุบันเกี่ยวกับชะตากรรมของดาวเคราะห์นอกระบบดาวพฤหัสร้อนคืออะไร

นี่อาจเป็นเหตุผลว่าดาวพฤหัสร้อนไม่มีอยู่ในระบบสุริยะของเรา

นี่เป็นคำถามที่ค่อนข้างโหลดซึ่งขึ้นอยู่กับว่า "ฮอตจูปิเตอร์" ถูกกำหนดให้เป็นอะไร "ร้อน" คืออะไร? "ดาวพฤหัสบดี" คืออะไร? ในความเป็นจริงมีความต่อเนื่องของมวลดาวเคราะห์และระยะทางจากดาวแม่ของพวกเขาและในวรรณกรรมคุณมักจะเห็นการอ้างอิงถึง "ดาวเนปจูนร้อน", "ดาวเสาร์ร้อน" ฯลฯ

ทฤษฎีเด่นที่ว่าดาวเคราะห์ยักษ์ก่อตัวอย่างไรพวกมันรวมตัวกันเป็นครั้งแรกจากหินและน้ำแข็งที่อยู่เหนือแนวน้ำแข็งระยะทางจากดาวฤกษ์แม่ที่น้ำกลายเป็นของแข็ง ระยะทางนี้ประมาณว่าที่ Mars อยู่ในปัจจุบันในระบบสุริยะของเรา สิ่งที่น่าแปลกใจเกี่ยวกับ "ดาวเคราะห์ก๊าซร้อน" คือพวกมันถูกพบในแนวน้ำแข็งนี้อย่างมีนัยสำคัญภายใน นี่ก็หมายความว่าหลังจากที่พวกเขาก่อตัวแกนกลางขึ้นพวกมันก็ย้ายเข้าใกล้ดาวฤกษ์แม่ของพวกมันมากขึ้นผ่านกระบวนการที่ยังไม่ทราบแน่ชัด (ซึ่งมีผู้สมัครหลายคน แต่ตอนนี้สมมติว่าการดำรงอยู่ของดาวเคราะห์ร้อนแสดงว่ากระบวนการเหล่านี้อย่างน้อยหนึ่งอย่าง ค่อนข้างสม่ำเสมอ)

แล้วคำว่า "ร้อน" ล่ะ? สำหรับดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่มากที่สุดก็ทราบกันว่ามีความผิดปกติของรัศมี : รัศมีของดาวเคราะห์เหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าแบบจำลองโครงสร้างดาวเคราะห์ยักษ์ที่ฉายรังสีโดยดาวฤกษ์แม่ของมันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นฉันจะนิยามดาวเคราะห์ "ร้อน" เป็นยักษ์ก๊าซที่รัศมีมีขนาดใหญ่กว่าแบบจำลองมาตรฐานที่ทำนายไว้

ตอนนี้เราได้คำจำกัดความบางอย่างออกไปแล้วมันมีคำถามของการอยู่รอด เมื่อดาวเคราะห์ยักษ์อยู่ใกล้กับดาวผู้ปกครองของพวกเขาพวกเขากลายเป็นล็อค tidally เป็นผลให้มีพลังงานน้อยมากกระจายไปตามพื้นผิวของดาวเคราะห์ยักษ์รูปร่างของดาวเคราะห์ได้รับการแก้ไขและมีการเคลื่อนไหวภายในเล็กน้อย อย่างไรก็ตามดาวเคราะห์ยักษ์ก็ยกทัพของดาวฤกษ์แม่ด้วยเช่นกันและเนื่องจากมันต้องใช้โมเมนตัมเชิงมุมมากมายในการเปลี่ยนการหมุนของวัตถุที่มีมวลมากกว่า 1,000 เท่าดาวฤกษ์แม่แทบจะไม่เคยถูกจับไปตามทางจนหมด ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ที่สุด

อัตราการกระจายพลังงานภายในดาวนั้นมีความไม่แน่นอนสูงและโดยทั่วไปความไม่แน่นอนนี้ได้ถูกแปรเป็นพารามิเตอร์ฟัดจ์ "คิว" ซึ่งเป็นปัจจัยด้านคุณภาพโดยปัจจัยด้านคุณภาพที่ต่ำกว่าสะท้อนให้เห็นถึงการกระจายมากขึ้น "Q" ถูกวัดสำหรับวัตถุบางอย่างในระบบสุริยะของเรา (เช่นโลกและดาวพฤหัสบดี) และในดาวคู่บางตัว แต่แปรผันอย่างมากจากร่างกายสู่ร่างกายตั้งแต่ 10 ถึงโลกถึง 10 ^ 8 สำหรับดาวบางดวง

ไม่ว่าดาวเคราะห์จะมีชีวิตรอดที่จะสังเกตเห็นในวันนี้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับระยะเวลาการสลายตัวของวงโคจรซึ่งพิจารณาโดย Q เมื่อเปรียบเทียบกับอายุของระบบ สำหรับบางระบบเช่นWASP-12bและWASP-19bซึ่งมีดาวพฤหัสร้อนแรงเกินจริงคาดว่ามีขนาดเล็กพอที่จะทำให้พวกมันตกอยู่ในดาวฤกษ์แม่ในเวลาสั้น ๆ อย่างน่าประหลาดใจ (<10 ^ 7 ปี)

ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งก็คือก๊าซที่อยู่รอบแกนหิน / น้ำแข็งถูกระเบิดด้วยความร้อนจำนวนมหาศาลที่สะสมอยู่ในโลก สิ่งนี้ทำให้คุณมีดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่นต่ำซึ่งค่อนข้างไร้ธาตุเหล็กเนื่องจากแกนของดาวเคราะห์ยักษ์ก่อตัวขึ้นจากดาวฤกษ์แม่มากกว่าดาวเคราะห์หิน มีวัตถุระยะใกล้จำนวนหนึ่งซึ่งเป็นวัตถุมวลของเนปจูนที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากพวกมันสูญเสียมวลบรรยากาศในลักษณะนี้ (ตัวอย่าง: GJ3470b )

สำหรับระบบสุริยะของเราการก่อตัวของดาวพฤหัสร้อนน่าจะทำลายระบบสุริยจักรวาลชั้นในเนื่องจากมันอพยพเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เนื่องจากความจริงที่ว่ามันจะก่อกวนวงโคจรของดาวเคราะห์อย่างรุนแรง นอกจากนี้ดวงอาทิตย์น่าจะมีการปรับปรุงในโลหะเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของวัสดุที่อุดมด้วยโลหะจากดาวเคราะห์ยักษ์นี้ ในขณะที่อาจเป็นไปได้ว่ามีดาวพฤหัสบดีร้อนในระบบสุริยะของเราก่อนที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นก่อตัวขึ้น