A A A A Автор Тема: Транзитные горячие юпитеры (Прочитано 6652 раз)

vika vorobyeva · « : 27.07.2006 [12:20:03] »

На данный момент известно 10 транзитных планет, все они являются горячими юпитерами. Это:
HD 149026 b
OGLE-TR-111 b
TrES-1
OGLE-TR-113 b
OGLE-TR-132 b
OGLE-TR-10 b
XO-1 b
OGLE-TR-56 b
HD 189733 b
HD 209458 b
Для транзитных планет мы можем определить истинную массу и радиус. Зная массу и радиус планеты, мы можем вычислить ее среднюю плотность и вторую космическую скорость.
Вот здесь:
http://www.allplanets.ru/tranzit.htm
свойства транзитных горячих юпитеров (далее ТГЮ) оформлены в виде таблицы.

Покрутила свойства ТГЮ так и сяк. И что оказалось.
1. Существует явная зависимость между второй космической скоростью ТГЮ и расстоянием до звезды. А именно, чем ближе к звезде, тем выше вторая космическая скорость. Видимо, совсем близкие горячие юпитеры с относительно малой второй космической скоростью попросту не выживают и испаряются.

2. Похожая зависимость существует между средней плотностью ТГЮ и его расстоянием от звезды. Чем ближе к звезде, тем (в среднем) ТГЮ плотнее. Точнее, просматривается линия, ниже которой планет нет вообще - видимо, неплотные горячие юпитеры, слишком приблизившись к звезде, опять таки полностью испаряются

vika vorobyeva · « **Ответ #1 :** 27.07.2006 [12:59:35] »

Интересно, что радиусы горячих юпитеров мало зависят от расстояния от звезды или от массы планеты. Поэтому зависимость массы ТГЮ от расстояния до звезды почти повторяет зависимость средней плотности планет от расстояния до звезды.

Ниже розовой линии нет ни одной планеты - видимо, легкие горячие юпитеры быстро испаряются при чрезмерном приближении к звезде.

vika vorobyeva · « **Ответ #2 :** 27.07.2006 [13:32:44] »

Кстати, это испарение может идти не до конца. Потеряв водород и гелий, "неосторожный" горячий юпитер может остаться в виде "огарка" из тяжелых элементов (углерода, силикатов, железа и пр.) массой всего в несколько масс Земли. Однако радиус такой планеты будет маленьким (сравнимым с радиусом Земли), и не факт, что такую планету в настоящий момент можно обнаружить транзитными методами.

bob · « **Ответ #3 :** 27.07.2006 [13:40:18] »

Cпасибо за обзор! Земля тоже может быть таким "огарком"

Если представить себе Землю в шапке первичной атмосферы, это наверное впечатляло бы.

Emil · « **Ответ #4 :** 27.07.2006 [14:08:04] »

Цитата: bob от 27.07.2006 [13:40:18]

Cпасибо за обзор! Земля тоже может быть таким "огарком" Если представить себе Землю в шапке первичной атмосферы, это наверное впечатляло бы.

И Меркурий. Он даже больше подходит. Вроде бы у него восстановительный состав пород,что указывает на воздействие водорода.

bob · « **Ответ #5 :** 28.07.2006 [08:36:01] »

Цитата: vika vorobyeva от 27.07.2006 [12:20:03]

Чем ближе к звезде, тем (в среднем) ТГЮ плотнее. Точнее, просматривается линия, ниже которой планет нет вообще - видимо, неплотные горячие юпитеры, слишком приблизившись к звезде, опять таки полностью испаряются

Все-таки, скорее, виновата наблюдательная селекция. Испаряются они не целиком, но превращаются во что-то в стиле Марса или Меркурия, невидимое нам.

vika vorobyeva · « **Ответ #6 :** 28.07.2006 [10:22:30] »

Согласно
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0607591
радиус планеты XO-1 b не 1.184 радиуса Юпитера, а 1.32 +/- 0.12, отсюда средняя плотность XO-1 b не 0.72 г/куб.см, а 0.50, и вторая космическая скорость 49.5 км/с. Обновила графики зависимости плотности и второй космической скорости от расстояния планеты до звезды. Точка, соответствующая XO-1 b, съехала вниз, но не вышла за ограничительные розовые линии

vika vorobyeva · « **Ответ #7 :** 28.07.2006 [13:03:14] »

Цитата: bob от 28.07.2006 [08:36:01]

Все-таки, скорее, виновата наблюдательная селекция. Испаряются они не целиком, но превращаются во что-то в стиле Марса или Меркурия, невидимое нам.

Если предположить, что горячий юпитер формируется "на месте", его состав будет очень близок к звездному химическому составу. Это значит, что количество тяжелых элементов в такой планете составит 2-5% (в зависимости от металличности звезды), и от объекта с массой Юпитера останется "огрызок" массой 6-15 земных масс (а не с массой Меркурия - маловат).
Однако если предположить, что все планеты-гиганты формируются за "снеговой линией", а потом мигрируют внутрь системы, тяжелых элементов в их составе будет несколько больше (сначала набирается твердый "зародыш" планеты массой около 10 земных масс, потом на него происходит аккреция газа из протопланетной туманности). Тогда массу "огрызка" можно оценить в 15-25 масс Земли.
Но такие планеты на тесных орбитах мы уже можем обнаружить! (И более того, обнаруживаем.) Являются ли известные горячие нептуны "огарками" испарившихся горячих юпитеров? Статистический анализ говорит, что нет. Свойства горячих нептунов (орбитальные и прочие) отличаются от свойств горячих юпитеров. Значит, большинство горячих нептунов НЕ должны быть остатками испарившихся планет-гигантов.
Конечно, статистики еще недостаточно, и категорические выводы делать рано

В общем, как далеко заходит испарение легкого горячего юпитера, пока непонятно. Ясно только, что некоторые планеты все-таки падают на звезду (о чем говорят линии лития в ее спектре).

Emil · « **Ответ #8 :** 28.07.2006 [13:30:37] »

Цитата: vika vorobyeva от 28.07.2006 [13:03:14]

Цитата: bob от 28.07.2006 [08:36:01]
Все-таки, скорее, виновата наблюдательная селекция. Испаряются они не целиком, но превращаются во что-то в стиле Марса или Меркурия, невидимое нам.

Если предположить, что горячий юпитер формируется "на месте", его состав будет очень близок к звездному химическому составу. Это значит, что количество тяжелых элементов в такой планете составит 2-5% (в зависимости от металличности звезды), и от объекта с массой Юпитера останется "огрызок" массой 6-15 земных масс (а не с массой Меркурия - маловат).

Однако, хотелось бы уточнить. Если взять космическую распространенность химических элементов по А. Камерону (http://www.astronet.ru/db/msg/1188613), то 2% занимают все элементы тяжелее гелия. Но при испарении атмосферы гиганта на близких расстояниях от звезды планету будут покидать и другие элементы, в первую очередь О и С в составе химических соединений Н₂О, СО₂, СН₄. Конечно, часть из них останется в связанном состоянии с другими, более тяжелыми элементами, но эта часть не велика. Кроме того, к О и С добавится некоторая и, в условиях высокой дифференциации в недрах планеты-гиганта, значительная часть Ne, N, и S. В итоге, остаток массы будет составлять около 0,5%.

vika vorobyeva · « **Ответ #9 :** 28.07.2006 [15:01:29] »

Для того, чтобы начали улетать СО и пр., нужна температура в несколько тысяч кельвинов. Она у нас будет?
Разве что рядом с какой-нибудь звездой класса A или F...

Emil · « **Ответ #10 :** 28.07.2006 [15:04:15] »

Цитата: vika vorobyeva от 28.07.2006 [15:01:29]

Для того, чтобы начали улетать СО и пр., нужна температура в несколько тысяч кельвинов. Она у нас будет?
Разве что рядом с какой-нибудь звездой класса A или F...

В смеси с водородом и гелием улетят. Да и сами по себе тоже. Иначе куда бы делись летучие с Меркурия?

vika vorobyeva · « **Ответ #11 :** 28.07.2006 [15:16:54] »

Цитата: Emil от 28.07.2006 [15:04:15]

В смеси с водородом и гелием улетят. Да и сами по себе тоже. Иначе куда бы делись летучие с Меркурия?

Погодите

Масса Меркурия 3,3 * 10²³ кг или 0,055 массы Земли. Масса рассматриваемых нами "огрызков" горячих юпитеров находится в районе 10 масс Земли. Разница в 200 раз, однако

И то, что улетело с Меркурия, на "огрызке" явно останется.
Вот, к примеру, при температуре 3000К наиболее вероятная скорость молекул угарного газа или молекулярного азота составит 1360 м/с. При такой температуре атмосферу удержит даже планета с массой Земли! Или же нужен эффективный механизм сильного нагрева термосферы планеты - до десятков тысяч градусов.
Он у нас есть?

ing · « **Ответ #12 :** 28.07.2006 [15:35:36] »

Добрый день.

Цитировать

Или же нужен эффективный механизм сильного нагрева термосферы планеты - до десятков тысяч градусов.
Он у нас есть?

Если например на Солнце были достаточно мощные взрывы?
ing

Emil · « **Ответ #13 :** 28.07.2006 [16:02:26] »

Цитата: vika vorobyeva от 28.07.2006 [15:16:54]

Цитата: Emil от 28.07.2006 [15:04:15]
В смеси с водородом и гелием улетят. Да и сами по себе тоже. Иначе куда бы делись летучие с Меркурия?
Масса Меркурия 3,3 * 10²³ кг или 0,055 массы Земли. Масса рассматриваемых нами "огрызков" горячих юпитеров находится в районе 10 масс Земли. Разница в 200 раз, однако И то, что улетело с Меркурия, на "огрызке" явно останется.

Разница в массе. Однако для убегания важна не масса, а скорость убегания, которая для шарообразных планет с равной плотностью пропорциональна корню кубическому из массы. Но это для равных плотностей. Планеты, чьей основной состав -- газы, будут иметь плотность раз в пять-десять меньше, чем плотность Меркурия. Плотность увеличивает скорость как корень шестой степени. В итоге скорости убегания будут не столь катастрофически различаться. Вы посчитайте.

Что касается высоких температур, то они существуют в короне. Хотя, конечно, она сильно разрежена.

PS. Параболическая скорость на Меркурии 4300 м/с, но нет там атмосферы!

Olweg · « **Ответ #14 :** 28.07.2006 [16:32:48] »

Температуры на орбите Меркурия не так уж и высоки для того, чтобы газовый гигант начал терять атмосферу.
Вторая космическая для Меркурия - 4.1 км/с, скорость убегания атомарного водорода - 3.9 км/с. Для Сатурна на той же орбите это будет уже соответственно 36.2 км/с и 3.6 км/с (для альбедо 0.5, не помню точно). Скорости убегания действительно очень близки, но важно их отношение ко второй космической.

Olweg · « **Ответ #15 :** 28.07.2006 [16:34:50] »

Цитата: Emil от 28.07.2006 [16:02:26]

PS. Параболическая скорость на Меркурии 4300 м/с, но нет там атмосферы!

Брал округленные цифры по памяти, поэтому получилось 4100.

Борислав · « **Ответ #16 :** 29.07.2006 [21:32:01] »

Вика, похорошему бы рисовать графики в виде скопления не точек, а "крестов",т.е. учитывать неизбежные погрешности, особенно большие из-за невозможности точно определить массу одиночной центральной звезды..

vika vorobyeva · « **Ответ #17 :** 31.07.2006 [14:46:30] »

Вы меня прямо на аккуратную научную работу раскручиваете

Оказывается, ошибки измерения большой полуоси так малы (0.001 а.е. для нескольких планет, для остальных еще меньше), что на приведенных выше графиках они почти не выходят за границы кружочков. А вот ошибки в определении величины второй космической скорости будут велики (2-8 км/сек)

Ладно, ушла считать.

vika vorobyeva · « **Ответ #18 :** 02.08.2006 [14:39:20] »

Посчитала ошибки определения второй космической скорости и средней плотности по формуле, любезно предоставленной Дмитрием Вибе, и обновила таблицу свойств транзитных горячих юпитеров:
http://www.allplanets.ru/tranzit.htm

Графики зависимостей второй космической скорости и средней плотности от расстояния до звезды тоже обновила (они в первом посте этой темы)

Видно, что качественно картина не изменилась, хотя кое-где интервал возможных ошибок просто чудовищный (составляет более половины вычисляемой величины)...

Mihail Sedyh · « **Ответ #19 :** 04.08.2006 [15:32:28] »

Интересная тема...

Цитировать

На данный момент известно 10 транзитных планет, все они являются горячими юпитерами.

То, что горячие понятно - транзит поймать на далекой орбите тяжело. То, что юпитеры тоже понятно - мелочь не видно. Не совсем понятно, почему за исключением двух случаев эксцентриситет равен нулю - это связано с методикой поиска/измерения?

Цитировать

Похожая зависимость существует между средней плотностью ТГЮ и его расстоянием от звезды.

Небольшая ошибка в графике: две нижние точки низковато нарисованы.

Цитировать

зависимость массы ТГЮ от расстояния до звезды почти повторяет зависимость средней плотности планет от расстояния до звезды.

Угу, если не считать HD 149026 b.

Цитировать

Покрутила свойства ТГЮ так и сяк.

Аналогично.
Только на мой взгляд стоит еще учитывать вокруг чего вращается планета (я взял тупо массы звезд). Покрутил немного (на подробно времени нет). Получаются довольно интересные зависимости параметров от коэффициента, пропорционального квадрату массы звезды и обратно пропорциональному квадратам расстояния до звезды и второй космической скорости. (=(Мзв/V2/S)^2 - физ. смысл, ну скажем предрасположенность к потере вещества).
Из общих впечатлений имеется тендеция явному разделению на 2 группы (подтипы планет?). А также очень частое выпадение HD 149026 b и OGLE-TR-10 b из общей картины. Наверное это можно объяснить погрешностями измерений или нахожденим данных планет на сильно отличающихся от прочих этапах эволюции, а мож еще что.

ЗЫ Можно ввести кстати поправки на эксцентриситет.

Новости:

A A A A Автор Тема: Транзитные горячие юпитеры (Прочитано 6652 раз)

bob

Emil

bob

Emil

Emil

Emil

Борислав