Субнептуны - это планеты радиусом меньше Нептуна, но больше Земли. Второе уточнение не влезло в зазывающее первое предложение.
Проблема вычисления их плотности (ну, то есть соотношение массы к размеру, чем больше массы и меньше размера, тем выше плотность) заключается в том, что при разных методах измерения выходят две популяции планет - более плотные и менее плотные.
А субнептунов много - по примерным оценкам у каждой солнцеподобной звезды будет от 30% до 50% таких экзопланет (т.е. планет вне солнечной системы).
Так в чём проблема вычислений? Это намеренное искажение фактов или действительно есть разные субнептуны с разной плотностью? Кажется, что правильным ответом всё же является второй вариант.
Но почему же тогда измерение путём TTV - Transit-timing variation (Метод вариации времени транзитов) выдаёт планетам меньшую плотность, чем метод лучевой скорости (Доплеровская спектроскопия)?
Для того чтобы читатели оставались в теме, объясним примерно, как работают эти методы:
1. TTV, заключается в том, что изначально мы смотрим за планетой, от которой отражается свет далёких звёзд. Но, в момент, когда она проходит рядом со своей звездой, её светимость понижается. И от степени понижения светимости можно узнать размер звезды и планеты. Потом, оставив базовый транзитный метод позади, мы смотрим, как долго шёл этот транзит (т.е. перекрытие планетой своего солнца) и происходит ли он стабильно и постоянно или же имеют место некоторые отклонения.
Этот метод позволяет найти дополнительные планеты размером до Земли. Ну и их радиус, разумеется. Массу транзитный метод предсказать не может, для этого требуется:
2. Доплеровская спектроскопия (он же Метод Доплера), работающая от того факта, что если у звезды есть планета недалеко от неё, то гравитация будет действовать не только на планету, но и на звезду (из-за чего звезда тоже будет крутиться в космосе). И измерения отталкиваются от скорости движения звезды.
Есть несколько ограничений (к примеру, планеты с сильно наклонёнными орбитами относительно Земли сложнее обнаружить), поэтому этот метод действенен лишь к относительно близким к нам планетам и звёздам. Но чем больше масса планеты и чем ближе она к звезде, тем больше вероятность, что эту планету найдут и определят её массу.
Итак, теперь когда мы видим, что методы различны, но что в теории, оба должны выдавать похожие результаты по плотности, то в чём проблема? В ошибочной выборке планет? В подходе, куда закралась ошибка? В том, что наша физика - всего лишь ложь? Что Чирно не бака?
Не совсем. Объяснение феномена... феноменально:
Большинство систем, измеренных методом TTV, находятся в резонансе. То есть, если планета сделает два оборота вокруг звезды, то другая - ровно один. Пост про [https://vk.com/wall-148981725_14612|подобное явление] уже был в группе, если что.
А в резонансе происходит цепочка резонансов. Поэтому учёные в университете Женевы задались вопросом, существует ли внутренняя связь между плотностью и, проще говоря, резонансом планетной системы.
Отбросили самые сложные (с наклонённой орбитой) по определению планеты, чтобы сократить риски ошибок. Менее плотные будут также исключены, поскольку метод Допплера может определить минимальную массу и хорошо работает для больших планет.
После того как эта очистка лишних планет из списка была проведена, астрономы смогли определить, что плотность субнептунов ниже в резонансных системах, чем их аналогов в нерезонансных системах, независимо от метода, используемого для определения их массы.
Но откуда берётся резонанс планет? Пока что учёные считают, что у всех таких планетарных систем при "рождении" первые несколько мгновений для создания резонансной цепочки, но лишь 5% остаются с ней стабильны. У оставшихся 95% цепочка разрывается, что и приводит к столкновению планет. Это увеличивает плотность выживших, которые затем стабилизируются уже на нерезонансных орбитах. И те, что находятся в резонансе, очевидно, менее плотные.
Вот так, один метод оказался чуть более подходящим под определённое условие, которое изначально не было продумано, что и привело к такой большой разнице между Допплером и транзитным методом.
#Cirno #Science #Space@cirno_nb
Мы в VK: https://vk.com/cirno_nb
