Mini-Neptunus en superaarde tot vier keer zo groot als de onze zijn de meest voorkomende exoplaneten die rond sterren buiten ons zonnestelsel draaien. Tot nu, Men dacht dat superaardes de rotsachtige kernen waren van mini-Neptunus waarvan de gasachtige atmosfeer werd weggeblazen. In een nieuwe studie gepubliceerd in Het astrofysische tijdschrift , astronomen van de McGill University laten zien dat sommige van deze exoplaneten om te beginnen nooit een gasatmosfeer hebben gehad, nieuw licht werpen op hun mysterieuze oorsprong.

Uit waarnemingen, we weten dat ongeveer 30 tot 50 procent van de gaststerren de een of de ander heeft, en de twee populaties verschijnen in ongeveer gelijke verhouding. Maar waar kwamen ze vandaan?

Een theorie is dat de meeste exoplaneten worden geboren als mini-Neptunus, maar sommige worden ontdaan van hun gasschillen door straling van gastheersterren, alleen een dichte, rotsachtige kern. Deze theorie voorspelt dat onze Melkweg heel weinig exoplaneten ter grootte van de aarde en kleinere exoplaneten heeft die bekend staan ​​als aardes en mini-aarde. Echter, recente waarnemingen tonen aan dat dit mogelijk niet het geval is.

Om meer te weten te komen, de astronomen gebruikten een simulatie om de evolutie van deze mysterieuze exoplaneten te volgen. Het model gebruikte thermodynamische berekeningen op basis van hoe massief hun rotsachtige kernen zijn, hoe ver ze van hun gaststerren verwijderd zijn, en hoe heet het omringende gas is.

"In tegenstelling tot eerdere theorieën, onze studie toont aan dat sommige exoplaneten om te beginnen nooit een gasatmosfeer kunnen bouwen, " zegt co-auteur Eve Lee, Universitair docent bij de afdeling Natuurkunde aan de McGill University en het McGill Space Institute.

De bevindingen suggereren dat niet alle superaarde overblijfselen zijn van mini-Neptunus. Liever, de exoplaneten werden gevormd door een enkele verdeling van rotsen, geboren in een draaiende schijf van gas en stof rond gastheersterren. "Op sommige rotsen groeiden gasgranaten, terwijl anderen tevoorschijn kwamen en rotsachtige superaardes bleven, " ze zegt.

Hoe mini-Neptunus en superaarde worden geboren

Men denkt dat planeten zich vormen in een draaiende schijf van gas en stof rond sterren. Rotsen die groter zijn dan de maan hebben voldoende zwaartekracht om omringend gas aan te trekken om een ​​schil rond de kern te vormen. Na verloop van tijd koelt deze gasschil af en krimpt, het creëren van ruimte voor meer omringend gas dat kan worden aangezogen, en de exoplaneet te laten groeien. Zodra de hele schil is afgekoeld tot dezelfde temperatuur als het omringende nevelgas, de schaal kan niet meer krimpen en de groei stopt.

Voor kleinere kernen, deze schaal is klein, dus het blijven rotsachtige exoplaneten. Het onderscheid tussen superaarde en mini-Neptunus komt voort uit het vermogen van deze rotsen om te groeien en gasgranaten vast te houden.

"Onze bevindingen helpen de oorsprong van de twee populaties van exoplaneten te verklaren, en misschien hun prevalentie", zegt Lee. "Met behulp van de in de studie voorgestelde theorie, we zouden uiteindelijk kunnen ontcijferen hoe gewoon rotsachtige exoplaneten zoals aardes en mini-aardes kunnen zijn."

"Primordial Radius Gap and Potential Broad Core Mass Distributions of Super-Earths and Sub-Neptunes" door Eve Lee en Nicholas Connors werd gepubliceerd in The Astrofysisch tijdschrift .