Os quatro planetas do sistema Kepler-223 estrela parecem ter pouco em comum com os planetas do sistema solar da Terra. E, no entanto, um novo estudo mostra que o sistema Kepler-223 está preso em uma configuração orbital que Júpiter, Saturno, Urano e Netuno pode ter quebrado a partir do início da história do sistema solar.
"Exatamente como e onde se formam planetas é uma questão pendente na ciência planetária", disse o principal autor do estudo, Sean Mills, um estudante graduado em astronomia e astrofísica da Universidade de Chicago. "Nosso trabalho essencialmente testa um modelo para a formação do planeta por um tipo de planeta não temos em nosso sistema solar."
Estes, planetas gasosos inchado, muito mais maciças do que a Terra, orbitam perto de suas estrelas. "É por isso que há um grande debate sobre como se formam, como eles chegaram lá, e por que não temos um", disse Mills.
Mills e seus colaboradores usaram dados de brilho do telescópio Kepler da NASA para analisar como os quatro planetas bloquear a luz das estrelas e alterar as órbitas de cada um, inferindo-se assim os tamanhos e massas dos planetas. A equipe realizou simulações numéricas de migração planetária que geram arquitetura atual deste sistema, semelhante à migração suspeita de gigantes gasosos do sistema solar. Estes cálculos são descritos na edição de 11 de maio Advance Online da Natureza.
A configuração orbital do sistema solar parece ter evoluído desde o seu nascimento 4,6 bilhões de anos atrás. Os quatro planetas conhecidos do sistema muito mais velho Kepler-223, no entanto, têm mantido uma configuração orbital por muito mais tempo.
Os planetas de Kepler-223 são muito maiores que a Terra, provavelmente constituído por um núcleo sólido e um envelope de gás, e eles orbitam sua estrela em períodos que variam de apenas sete a 19 dias. Os astrônomos chamam esses planetas sub-Neptunes. Eles são o tipo mais comum de planetas conhecidos na galáxia.
planetas de Kepler-223 também estão em ressonância. Planetas estão em ressonância quando, por exemplo, cada vez que um deles orbita sua sol uma vez, o próximo vai em torno de duas vezes. luas de Júpiter, onde o fenômeno foi descoberto, exibir ressonância.
dois planetas mais interiores do Kepler-223 está em um 4: 3 ressonância. A segunda e terceira estão em uma ressonância 3: 2. E o terceiro eo quarto são de 4: 3 ressonância. Os astrônomos tinham visto os sistemas extra-solares contendo dois ou três planetas em ressonância, mas não quatro.
"Este é o exemplo mais extremo deste fenômeno", disse o co-autor do estudo, Daniel Fabrycky, um professor assistente de astronomia e astrofísica da UChicago.
O sistema Kepler-223 fornece cenários alternativos para a forma como os planetas se formam e migrar em um sistema planetário que é diferente da nossa, disse o co-autor do estudo, Howard Isaacson, um astrônomo de pesquisa da Universidade da Califórnia, Berkeley, e membro da Califórnia Planeta Procurar Team.
"Os dados do Kepler eo telescópio Keck eram absolutamente crítico a esse respeito", disse Isaacson. Graças a observações de outros sistemas exoplanetários Kepler-223 e, "Nós sabemos agora de sistemas que são diferentes de sistema solar do sol, com Júpiteres quentes, planetas mais perto do que Mercúrio ou entre o tamanho da Terra e Netuno, nenhum dos quais vemos em nosso sistema solar. Outros tipos de planetas são muito comuns. "
Algumas etapas da formação do planeta pode envolver processos violentos, mas durante outras fases, planetas podem evoluir a partir de discos gasosos de uma forma suave, gentil, que é provavelmente o que os planetas sub-Netuno de Kepler-223 fez, disse Mills.
"Pensamos que dois planetas migrar através deste disco, ficar preso e em seguida, manter a migrar juntos, encontrar um terceiro planeta, ficar preso, migrar juntos, encontrar um quarto planeta e ficam presas", explicou Mills.
Esse processo é completamente diferente daquele que os cientistas acreditam que levou à formação da Terra, Mercúrio, Vênus e Marte, o que provavelmente formado em suas posições orbitais atuais. Terra formado a partir de Marte-ou corpos tamanho da lua bater-juntos, Mills disse, um processo violento e caótico.Quando os planetas se formam assim os seus períodos orbitais finais não são perto de uma ressonância.
Mas os cientistas suspeitam que maiores planetas do sistema solar, mais distantes de hoje - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno - movido em torno substancialmente durante a sua formação. Eles podem ter sido batido fora de ressonâncias que uma vez que se assemelhavam àqueles de Kepler-223, possivelmente depois de interagir com inúmeros asteróides e planetas pequenos (planetesimais).
"Estas ressonâncias são extremamente frágeis", disse Fabrycky. "Se os corpos estavam voando ao redor e bater uns nos outros, então eles teria desalojado os planetas a partir da ressonância." Mas planetas de Kepler-223 de alguma forma conseguiu se esquivar dessa dispersão de corpos cósmicos.
Outros processos, incluindo forças de maré que flexionam os planetas, também pode causar a separação de ressonância. "Muitos dos sistemas multi-planeta pode começar em uma cadeia de ressonâncias como este, frágil como é, o que significa que essas correntes normalmente quebrar em longas escalas de tempo semelhantes aos inferida para o sistema solar", disse Fabrycky.
Mills e colaboradores UC Berkeley do Fabrycky foram capazes de determinar o tamanho ea massa da estrela, fazendo medições precisas de sua luz usando o espectrômetro de alta resolução Echelle na de 10 metros Keck I telescópio no topo do Mauna Kea, no Havaí.
"O espectro revelou uma estrela muito semelhante em tamanho e massa ao sol, mas muito mais velho - mais de seis bilhões de anos", disse Isaacson da UC Berkeley. "Você precisa saber o tamanho exato da estrela para que possa fazer a análise dinâmica e estabilidade, que envolvem estimativas das massas dos planetas."
O Galaxy diário via Universidade de Chicago
Crédito da imagem: NASA / Tim Pyle
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