سیارات فراخورشیدی غیرسنگی

شکل ۱: نمودار شعاع برحسب جرم سیارات. مجموعه‌ای از سیارات کپلر که در این مقاله بررسی شده‌اند با رنگ قرمز مشخص شده‌اند. سیارات گذاری تایید شده‌ی دیگر کوچکتر از نپتون با نقاط سیاه و سیارات منظومه‌ی شمسی با مثلث‌های سیاه نمایش داده شده‌اند. منحنی‌های رنگی نماینده‌ی مدل‌های نظری جرم-شعاعند که هریک مربوط به مواد تشکیل‌دهنده‌ی متفاوتی است. به ترتیب: منحنی آبی: یخ آب؛ خط قهوه‌ای: سیلیکات؛ خط‌چین قهوه‌ای: ترکیبات زمین‌مانند؛ خط‌چین خاکستری: حد بالای چگالی برای سیارات سنگی؛ خط خاکستری: آهن.

در یک مطالعه‌ی جدید، سیارات فراخورشیدی سنگی که عموما از آهن و سیلیکات تشکیل شده‌اند و هم‌چنین سیاراتی با لایه‌های فراوانی از مواد ناپایدار، مانند هیدروژن، هلیوم و یخ‌های اخترفیزیکی، بررسی شده‌اند. با استفاده از رویکرد آماری به مجموعه‌ای از داده‌های کپلر و با کمک داده‌های سرعت شعاعی گرفته شده توسط تلسکوپ کِک، نویسندگان این مقاله نسبت تعداد سیارات داخلی (که دوره‌ی گردشی مداری کم‌تر از ۵۰ روز دارند) با چگالی کافی برای تشکیل سیارات سنگی را به تعداد کل سیارات فراخورشیدی، در محدوده‌ی جرمی مشخص، معین می‌کنند.

شکل ۱، نمودار شعاع بر حسب جرم سیارات فراخورشیدی را با سیارات منظومه‌ی شمسی و مدل‌های نظری ترکیبات سیاره‌ای مقایسه می‌کند. رابطه‌ی شعاع-جرم برای ترکیب سیلیکاتی (خط قهوه‌ای در شکل ۱) حد پایین جرم سیارات سنگی را معین می‌کند که هیچ عنصر ناپایداری در آن‌ها وجود ندارد. سیاراتی که چگالی کم‌تری از این داشته باشند، ناچارند عناصر ناپایدارتری مانند آب، هیدروژن و یا هلیوم داشته باشند. البته هم‌چنان بخش بیشتری از این سیارات می‌تواند شامل سنگ باشد. سیاراتی که چگالی بیشتری دارند می‌توانند به طور خالص از آهن و یا سیلیکات تشکیل شده باشند. برای جرم‌های بیشتر، رابطه‌ی جرم-شعاع برای ترکیب خالصی از آهن، حد بالایی را برای جرم یک سیاره‌ی سنگی با اندازه‌ی مشخص به‌دست‌ می‌دهد (خط خاکستری در نمودار).

پژوهشگران این مقاله، نشان می‌دهند که اکثر سیاراتی که شعاعی برابر با ۱/۶ شعاع زمین دارند، دارای چگالی بسیار کمی هستند که نمی‌توانند از آهن و سیلیکات تشکیل شده باشند. در شعاع‌های بزرگتر، تعداد سیارات تشکیل شده از آهن و سیلیکات بیشتر نیز می‌شود. در واقع این مطالعه نشان می‌دهد که بیش از ۵۰ درصد سیاره‌های بزرگتر از ۱/۶ شعاع زمین، سیارات سنگی نیستند. مطالعات ویژگی‌های سنگی یا گازی بودن سیارات بر نظریه‌های شکل‌گیری سیارات نیز تاثیر می‌گذارد و هم‌چینین می‌تواند محدوده‌ی دقیق شعاعی سیارات زمین‌مانند را تعیین کند.

گردآوری: آزاده کیوانی