太陽系がスーパーを獲得したらどうなるか

この系外惑星発見の時代において、天文学者は 5,000 を超える確認済みの系外惑星を発見しており、さらに数千が確認を待っており、さらに数十億が発見を待っています。 これらの系外惑星は、サイズ、組成、公転周期、その他測定可能なほぼすべての特性の途方もないスペクトルの中に存在します。

それらについて学ぶことで、私たちの太陽系にも光が当てられました。 私たちはこれを惑星の典型的な配置だと考えていました。なぜなら、それを続けるだけだからです。 しかし今では、私たちはスーパーアースを持っていないため、私たちが外れ値である可能性があることを知っています。

スーパーアースは、他の星の周囲によく見られる惑星の一種です。 それらは、地球の 2 ～ 10 倍の質量だけで定義されます。 惑星ハンターは 1500 個以上のそれらを発見しましたが、私たちの太陽系には 1 つもありません。 私たちの太陽系にはこれらの代表的なタイプのいずれかが欠けているため、惑星科学者が他の系のスーパーアースを理解するのは困難です。

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私たちの太陽系の構造は、天文学者が他の星の周囲で見ているものともかなり異なります。 ケプラー 11 のような系では、恒星に非常に近い長期安定軌道上に複数の惑星がコンパクトな系で存在しています。 これほど密集した惑星間の相互作用は軌道の不安定性の一因となるはずだが、ケプラー11の惑星は数十億年間安定する可能性がある。 この系で最も小さい惑星であるケプラー 11 f は、依然として地球の 2.5 倍の質量があります。

HD 20782 のような他の星系には、極端な軌道離心率を持つ惑星があります。 HD 20782 b は、知られている中で最も離心した軌道の 1 つを持っています。 離心率は 0.97 と非常に高く、離心率 1.00 は逃げ軌道です。 (比較のために、地球の離心率は 0.016 です。0 は円軌道です。)その結果、HD 20782 b は、585 日の軌道で内部太陽系から外部系に移動する際に激しい温度変動を経験します。

ある経験豊富な惑星研究者は、私たちの太陽系にスーパーアースが存在したら何が起こるかを知りたいと考えていました。 それは私たちの太陽系をどのように変えるでしょうか？ スーパーアースは、私たちの太陽系を、天の川で見られる他のいくつかのシステムとより一致させるでしょうか? 私たちの太陽系は認識できるのでしょうか？

それを知るために、彼は太陽系をシミュレーションしてスーパーアースを作成しました。

彼の名前はスティーブン・ケイン、カリフォルニア大学の惑星天体物理学の教授です。 この論文は「太陽系におけるスーパーアースの動的結果」であり、ケインが単独著者です。 この論文はまだ査読されていません。

ケイン氏は論文の中で、太陽系の惑星の大きさと質量のギャップと、それが研究者にとって何を意味するかを指摘している。 地球と海王星の質量の間に収まるスーパーアースがなければ、私たちのシステムを文脈の中に位置づけることは困難です。 これらの惑星がどのように形成され、その組成がどのようなものであるかをモデル化することは困難です。

私たちの星系にスーパーアースがない理由は複数考えられます。 木星と土星の初期の移動は、地球や火星に降着した可能性のある質量を飲み込み、それらをスーパーアースに変える役割を果たした可能性があります。

研究対象となる私たち自身のスーパーアースがなければ、研究者には多くの疑問が残されます。 「それでも」とケインは書いている、「現在の形成理論を制約し、一般的な惑星系の構造への影響を研究するために、太陽系内の追加の惑星質量の力学的な影響を調査することは有益です。」

詳細なコンピューター モデルとシミュレーションは天文学の重要な部分であり、時間の経過とともにより詳細かつ強力になってきています。 研究者は入力を変化させて、太陽系や惑星などがさまざまな条件下でどのように形成され、動作するかを観察します。 この作品では、ケインは何が起こるかを確認するために太陽系にスーパーアースを設置しました。

「この論文では、現在の太陽系構造内で地球質量の範囲 1 ～ 10、長半径範囲 2 ～ 4 天文単位に追加の地球型惑星を配置する力学研究の結果を提供します」とケイン氏は書いています。