Simulasi menjelaskan eksoplanet raksasa dengan orbit eksentrik yang dekat – Sains Terkini


Ketika sistem planet berevolusi, interaksi gravitasi antara planet-planet dapat melemparkan beberapa dari mereka menjadi orbit elips eksentrik di sekitar bintang inang, atau bahkan keluar dari sistem sama sekali. Planet yang lebih kecil harus lebih rentan terhadap hamburan gravitasi ini, namun banyak exoplanet raksasa gas telah diamati dengan orbit eksentrik yang sangat berbeda dari orbit melingkar planet-planet di tata surya kita sendiri.

Anehnya, planet-planet dengan massa tertinggi cenderung adalah planet-planet dengan eksentrisitas tertinggi, meskipun inersia dengan massa yang lebih besar akan membuatnya lebih sulit bergerak dari orbit awalnya. Pengamatan kontra-intuitif ini mendorong para astronom di UC Santa Cruz untuk mengeksplorasi evolusi sistem planet menggunakan simulasi komputer. Hasilnya, dilaporkan dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Surat Jurnal Astrofisika, menyarankan peran penting untuk fase dampak raksasa dalam evolusi sistem planet dengan massa tinggi, yang mengarah pada pertumbuhan kolektif beberapa planet raksasa dengan orbit yang dekat.

"Sebuah planet raksasa tidak dengan mudah tersebar ke orbit eksentrik seperti planet yang lebih kecil, tetapi jika ada beberapa planet raksasa yang dekat dengan bintang induknya, interaksi gravitasi mereka lebih mungkin menyebarkannya ke orbit eksentrik," jelas penulis pertama Renata Frelikh, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang astronomi dan astrofisika di UC Santa Cruz.

Frelikh melakukan ratusan simulasi sistem planet, mulai masing-masing dengan 10 planet dalam orbit melingkar dan memvariasikan massa total awal sistem dan massa masing-masing planet. Ketika sistem berevolusi selama 20 juta tahun yang disimulasikan, ketidakstabilan dinamis menyebabkan tabrakan dan merger untuk membentuk planet yang lebih besar serta interaksi gravitasi yang mengeluarkan beberapa planet dan menyebarkan yang lain ke orbit eksentrik.

Menganalisis hasil simulasi ini secara kolektif, para peneliti menemukan bahwa sistem planet dengan massa total paling awal menghasilkan planet terbesar dan planet-planet dengan eksentrisitas tertinggi.

"Model kami secara alami menjelaskan korelasi kontra-intuitif massa dan eksentrisitas," kata Frelikh.

Rekan penulis Ruth Murray-Clay, profesor astrofisika teoretis Gunderson di UC Santa Cruz, mengatakan satu-satunya asumsi non-standar dalam model mereka adalah bahwa ada beberapa planet gas raksasa di bagian dalam sistem planet. "Jika Anda membuat asumsi itu, semua perilaku lain mengikuti," katanya.

Menurut model klasik pembentukan planet, berdasarkan tata surya kita sendiri, tidak ada cukup bahan di bagian dalam cakram protoplanet di sekitar bintang untuk membuat planet gas raksasa, jadi hanya planet berbatu kecil yang terbentuk di bagian dalam planet. sistem dan planet raksasa terbentuk lebih jauh. Namun para astronom telah mendeteksi banyak gas raksasa yang mengorbit dekat bintang inangnya. Karena mereka relatif mudah dideteksi, "Jupiters panas" ini menyumbang sebagian besar penemuan planet ekstrasurya awal, tetapi mereka mungkin merupakan hasil yang tidak biasa dari pembentukan planet.

"Ini mungkin proses yang tidak biasa," kata Murray-Clay. "Kami menyarankan bahwa itu lebih mungkin terjadi ketika massa awal dalam cakram tinggi, dan bahwa planet raksasa bermassa tinggi diproduksi selama fase dampak raksasa."

Fase dampak raksasa ini analog dengan tahap akhir dalam perakitan tata surya kita sendiri, ketika bulan terbentuk setelah tabrakan antara Bumi dan planet lain. "Karena bias tata surya kita, kita cenderung menganggap dampak terjadi pada planet berbatu dan ejeksi sebagai yang terjadi pada planet raksasa, tetapi ada seluruh spektrum hasil yang mungkin dalam evolusi sistem planet," kata Murray-Clay.

Menurut Frelikh, pertumbuhan tumbukan planet-planet raksasa bermassa tinggi harus paling efisien di wilayah bagian dalam, karena pertemuan antara planet-planet di bagian luar sistem lebih cenderung mengarah pada ejeksi daripada merger. Merger yang menghasilkan planet bermassa tinggi harus memuncak pada jarak dari bintang induk sekitar 3 unit astronomi (AU, jarak dari Bumi ke matahari), katanya.

"Kami memperkirakan bahwa planet raksasa dengan massa tertinggi akan dihasilkan oleh merger raksasa gas yang lebih kecil antara 1 hingga 8 AU dari bintang induknya," kata Frelikh. "Survei exoplanet telah mendeteksi beberapa exoplanet yang sangat besar, mendekati 20 kali massa Jupiter. Mungkin diperlukan banyak tabrakan untuk menghasilkannya, jadi menarik bahwa kita melihat fase dampak raksasa ini dalam simulasi kita."

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.