Warum sind einige Planeten so nah an ihrem Stern?

"Kepler-10b umkreist seinen Mutterstern einmal alle 0,84 Tage, was bedeutet, dass es seinem Stern mehr als 20 Mal näher ist als Merkur unserer Sonne" space.com

Gibt es akzeptierte Theorien, die erfolgreich vorausgesagt haben, dass so viele Planeten so nahe an ihrem Stern gefunden werden?

Bearbeiten: Dies ist insbesondere eine Frage, da es scheint, dass sich Planeten von ihrem Stern entfernen. newscientist.com

exoplanet orbit

— Glen Little
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Antworten:

Großes Bild:

Der Grund, warum es Planeten gibt, die ihrem Wirtsstern so nahe sind, ist wahrscheinlich die Planetenwanderung . Diese Planeten sind durch In-situ- Formationsmodelle schwer zu erklären (erstens gibt es nicht genug Material, um diese Art von massiven Objekten in diesen Regionen zu bilden). Es gibt verschiedene Theorien, um die Planetenmigration zu erklären:

Scheiben-Planeten-Wechselwirkungen : Planeten bilden sich in einer protoplanetaren Scheibe, die nach der Planetenbildung noch viel Gas enthält und mit den gebildeten Planeten interagieren kann. Es gibt verschiedene Wechselwirkungen, die die Migration erklären können, hauptsächlich abhängig von der Masse des Planeten, den Sie betrachten. Wir unterscheiden drei Haupttypen von Migrationsprozessen: Typ I (Migration von eingebetteten Planeten mit geringer Masse), Typ II (Migration und Lückenbildung durch massive Planeten) und Typ III (schnelle Migration eines Planeten mit mittlerer Masse in einer relativ massiven Scheibe).
Planeten-Planeten-Wechselwirkungen : Gravitationsstreuung kann auch ein sehr effizienter Prozess sein, um Planetenbahnen zu modifizieren.
Kozai-Mechanismus : Dieser Mechanismus tritt bei einem Drei-Körper-Problem auf. Ein Objekt kann durch ein anderes Objekt gestört werden, das weiter außen umkreist. Das Objekt beginnt dann um seine Umlaufbahn zu schwingen und kann daher migrieren.
Interaktion mit Planetesimalen (wird auch als Nizza-Modell für das Sonnensystem bezeichnet): Die Interaktion mit einer verbleibenden Planetesimalscheibe (als Kuiper-Scheibe für das Sonnensystem) kann zu einer Migration führen. Planeten können durch Gravitationswechselwirkung Drehimpulse mit Planetesimalen am äußeren Rand der Scheibe austauschen und so wandern.

Disk-Planet-Interaktion:

Einige weitere Details zu den Migrationsmechanismen vom Typ I, II und III :

Typ I : Planeten erzeugen Dichtewellen, die sich in der Scheibe ausbreiten. Aufgrund der Kepler-Rotation werden diese Dichtewellen zu Spiralwellen, die ein Lindblad-Drehmoment erzeugen . Der innere Spiralarm zieht den Planeten nach vorne, der Planet gewinnt Drehimpuls und wandert nach außen, während der äußere Spiralarm den Planeten zurückzieht und die Migration nach innen antreibt. In den meisten Fällen übernehmen die äußeren Lindblad-Resonanzen die inneren Lindblad-Resonanzen, weil sie näher am Planeten liegen und daher eine Migration nach innen bewirken.
Typ II : Massive Planeten öffnen Lücken in der Scheibe, in der sie sich bilden. Die Gravitationswechselwirkungen werden stärker und damit der Drehimpuls auf die Scheibe übertragen. Wenn sich der Drehimpuls lokal in der Scheibe ablagert, verliert das Material innerhalb des Planeten den Drehimpuls und das Material außerhalb gewinnt den Drehimpuls. Daher tritt es vom Planeten zurück und öffnet eine Lücke in der Scheibe. Diese Lücke verringert die Bedeutung von Lindblad-Drehmomenten, und der Planet wird dann an die viskose Entwicklung der Scheibe gekoppelt. Da sich Material von der Scheibe auf dem Stern ansammelt und der Drehimpuls wegtransportiert wird, wandern massive Planeten nach innen.
Typ III : Wenn die Verteilung der Oberflächendichte im Co-Orbitalbereich des Planeten asymmetrisch ist, kann dies zu einem großen Drehmoment führen, das dazu führen kann, dass der Planet in kurzer Zeit nach innen fällt.

Quellen:

Kley & Nelson 2012

— MBR
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Bitte sehen Sie sich das Update der Frage an ... Ich sehe nicht ein, wie die meisten der hier genannten Dinge eine große Pflanze so nah an den Stern heranführen könnten, in einer scheinbar stabilen Umlaufbahn.

— Glen Little

Ich bin mir nicht sicher, wozu Ihr Kommentar gut ist. Ich habe Ihnen sechs mögliche Mechanismen gegeben, die eine Migration verursachen können. Und auf lange Sicht gibt es keine stabile Umlaufbahn. Sobald Sie 3 oder mehr Körper in einem Gravitationssystem haben, handelt es sich um ein chaotisches System, und die Objekte können nach innen oder außen wandern. Das erste ist also: Wir beobachten Planeten sehr nahe an ihrem Wirtsstern, was nur durch Migration erklärt werden kann. Dann könnten sie wahrscheinlich nach außen wandern, wie es in unserem Sonnensystem passiert ist.

— MBR

Danke MBR. Ich mag die hier präsentierten Informationen, aber ich habe nach "akzeptierten Theorien gesucht, die dies erfolgreich vorhergesagt haben", bevor sie beobachtet wurden. Die 4 erwähnten Theorien versuchen alle, es zu erklären, aber sie erforderten keine Planeten, um sich in einer so engen Umlaufbahn zu befinden. Das einzige System, über das wir (bisher) zuverlässige Informationen haben, ist unser eigenes, und wie Sie sagen, wandern die Planeten hier nach außen.

— Glen Little

Es gibt auch Selektionsverzerrungen, unsere früheren Methoden der Planetendetektion, die in der Nähe der Sternplaneten an Gewicht gewonnen haben

— Qbik

Da massereichere, eng umlaufende Planeten viel größere Gravitationskräfte auf ihren Wirtsstern ausüben als kleinere, weiter entfernte Planeten, besteht eine signifikante Beobachtungsverzerrung. Es ist viel wahrscheinlicher, dass wir diese Planeten (dh " heiße Jupiter ") entdecken, da ihre beobachtbaren Effekte (Doppler-Wobble, Gravitationslinsen usw.) signifikanter sind.

Das folgende Bild ( von hier ) zeigt Ihnen, dass wir Planeten wie die in unserem eigenen Sonnensystem meist noch nicht erkennen können (die grauen Kreise sind unsere Sonnenplaneten). Es ist einfach zu schwer.

Ich studiere (noch!) Nicht die Planetenbildung, daher kann ich nicht gut für die theoretische Seite der Dinge sprechen. Alles, was wir bisher gesammelt haben, ist die am niedrigsten hängende Frucht. Es ist also sehr wahrscheinlich, dass es auch eine große Anzahl erdähnlicher Planeten gibt.

Die Autoren dieses Artikels über das Kepler-10-System (Sie benötigen MNRAS-Zugang) schlagen Gravitationsstreuung von Planeten und Planeten oder Kollisionsfusionsereignisse vor. Der Scholarpedia- Artikel bietet eine kurze Beschreibung dieser Mechanismen. Hier ist ein Übersichtsartikel aus dem Jahr 2009 und eine ausführlichere Übersicht aus dem Jahr 2006.

Exoplaneten bis zum 03.10.2010 entdeckt.

— Moriarty
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Es beantwortet die Frage des OP nicht wirklich; Sie erklären stattdessen, warum wir sie entdecken. Es ist auch interessant, aber hier irrelevant.

— MBR

Vielen Dank. Das ist auch interessant und zeigt, wie viele sehr nahe sind!

— Glen Little

Ihr Link brachte mich zu en.wikipedia.org/wiki/Planetary_migration, der dies berührt, aber keine Theorie zu erwähnen scheint, die vorhersagte, was wir jetzt sehen.

— Glen Little

Im Wesentlichen wundert sich das OP, warum so viele Planeten sehr nahe an ihren Wirtssternen gefunden werden. Meine Antwort erklärt, warum so viele in der Nähe des Sterns gefunden werden. MBR erklärt viel besser als ich, wie sie dorthin gelangen. Ich denke, dass beide Antworten zusammenarbeiten. @GlenLittle - siehe meine bearbeitete Antwort. Ich habe einige weitere Referenzen gefunden, die die aktuelle Theorie umreißen.

— Moriarty

Ja, das Problem ist der Unterschied zwischen "Sind nah am Stern" und "Werden beobachtet" nahe am Stern ". Es kann eine große Anzahl von Planeten geben, die von den Sternen entfernt sind und die Zahl, die sich in der Nähe der Sterne befindet, vollständig überschatten. Wir Ich kann sie nur nicht erkennen. Es ist wie "Warum gibt es nachts so viel mehr weiße Katzen als schwarze?" - nein, die Proportionen sind gleich, man sieht die schwarzen Katzen einfach nicht, weil sie sich in der Dunkelheit verstecken besser.

— SF.