Супер-Юпітер (англ. super-Jupiter), також відомий як superjovian planet (англ. jovian — подібний до Юпітера) або mega-planet (мегапланета)[1] — астрономічний об'єкт, який належить до класу екзопланет, значення маси якого, як правило, коливається в межах від 1 до 13 мас Юпітера (Mj). Вважається, що супер-Юпітери є перехідною «ланкою» між планетами та коричневими карликами, тобто слабосвітними зорями. Значення радіусу таких планет коливається в межах від 100 000 до 200 000 км (~ 0,7-1,9 радіуси Юпітера Rj). Залежно від відстані між планетою та її материнською зорею супер-Юпітери поділяють на гарячі та холодні.[2]
Станом на кінець 2011 року відомо близько 180 супер-Юпітерів, як холодних, так і гарячих.[2]
Характеристики
За своїми внутрішніми та зовнішніми характеристиками супер-Юпітери дуже схожі на газові гіганти — при великих розмірах вони мають доволі малу густину. У більшості випадків радіус супер-Юпітера коливається в межах 1,5 - 2 Rj. А значення маси таких планет може зустрічатися в межах від 1 до 13 Mj. Згідно робіт інших вчених, супер-Юпітерам характерні значення мас в діапазоні від 2 до 12 Mj. Однак, зустрічаються екзопланети цього різновиду, параметри яких не знаходяться в передбачених класифікацією областях. Наприклад, COROT-3b[en] має масу близько 22 Mj при радіусі близько 1 Rj.[3] Передбачувана густина цієї планети має становити 26,4 г/см3, що більше, ніж у метала осмій (22,6 г/см3) — найщільнішого при нормальних умовах природного хімічного елемента. Екстремальна густина речовини всередині планети зумовлена великою густиною водню, з якого, скоріше за все, вона і складається.[4]Гравітація на поверхні також висока — її значення перевищує земне в 50 разів.[3]
Навіть при тому, що маса супер-Юпітерів є значно вищою за масу Юпітера, радіуси таких планет не сильно відрізняються від його радіуса.[2] Це значить, що їх гравітація на поверхні та внутрішня густина зростають пропорційно зі збільшенням маси.[2] Ці дві сили перебувають у протидії та забезпечують умови внутрішньої рівноваги речовини в планеті, тим самим визначаючи її радіус. У випадку супер-Юпітерів збільшення маси планети викликає збільшення їх внутрішньої густини. Таким чином, значення радіусу зростає не так стрімко.[2] На противагу такій взаємодії, існують випадки легших за Юпітер планет, але з великими радіусами, які називаються «пухкі планети» (газові гіганти з великим діаметром, але малою густиною).[5] Приклад такої екзопланети — HAT-P-1b з масою Юпітера 0,5, але в 1,38 раз більшим діаметром.
Залежно від радіуса орбіти, по якій супер-Юпітери обертаються довкола своїх зір, їх поділяють на дві групи — гарячі та холодні.[6] Гарячі, в свою чергу, діляться на більш гарячі та теплі в залежності від параметрів орбіти планети. Перші, як правило, обертаються на відстані 0,5 а.о. навколо зорі, а значення радіусу орбіти других лежить в межах 0,5 - 2 а.о. Радіус орбіти для холодних супер-Юпітерів є більшим за 2 а.о. Такий поділ на гарячі, холодні та теплі планети властивий не тільки класу супер-Юпітерів, але й іншим класам газових гігантів. Наприклад, в залежності від маси, екзопланета може належати до класу Юпітер, або супер-Юпітер. В той же час, радіус орбіти визначає її клас температури (холодна, гаряча, тощо).[2]
Розподіл у Всесвіті та спостереження
Згідно книги Кріса Кітчіна (англ. Chris Kitchin), станом на кінець 2011 року приводяться наступні статистичні дані. 78 % всіх підтверджених на той момент екзопланет мають масу близько 0,5 Mj. 26 % з них є гарячими супер-Юпітерами або Юпітерами. Ще 25 % планет — холодні Юпітери та супер-Юпітери. Серед 180 підтверджених та досліджених супер-Юпітерів, 40 об'єктів по властивостям дуже схожі з гарячими Юпітерами.[2]
Супер-Юпітери знаходять класичними методами виявлення екзопланет. Оскільки маса таких об'єктів є значною в порівнянні зі своєю зорею, то знаходять їх переважно методом Доплера, рідше — транзитним методом та іншими.[6]
Відмінності між коричневими карликами та супер-Юпітерами
Інколи супер-Юпітери називають субкоричневими карликами, оскільки деякі характеристики таких планет співмірні з малими зорями — коричневими карликами. В науковій спільноті поки що немає згоди стосовно питання, чи вважати коричневі карлики супер-Юпітерами, чи ні. Тому за деякими класифікаціями, маси супер-Юпітерів можуть коливатись в межах від 1 до 80 Mj.[7]
Наприклад, однією з планет, яка знаходиться на межі «планета-зірка», є екзопланета Каппа Андромеди b довкола зорі Каппа Андромеди.[8] Її було відкрито та досліджено у 2012 році. Значення радіуса орбіти цієї планети становить 1,8 відстані між Нептуном та Сонцем.[8][9]
Деякі відомі супер-Юпітери
В нашій сонячній системі немає супер-Юпітерів. Однак серед екзопланет це найбільш поширений клас, оскільки такі планети легше виявити через їх велику масу. Характерним супер-Юпітером є PSR B1620-26 b («Мафусаїл»), який є першим з виявлених у його класі та, в той же час, однією із найстаріших екзопланет (12,7 мільярдів років). Також цікавими є HD 80606 b, ексцентриситет орбіти якої є дуже високим (e = 0,93366), 2M1207 b, яка обертається навколо коричневого карлика, Фомальгаут b та Каппа Андромеди b.[10]
Див. також
Примітки
- ↑ Heller, R.; Pudritz, R. (9 грудня 2014 року). Conditions for water ice lines and Mars-mass exomoons around accreting super-Jovian planets at 1 - 20 AU from Sun-like stars (PDF). Astronomy & Astrophysics (англ.) (опубліковано опубліковано 8 квітня 2015 року). 578 (A19 - 2015): 1. arXiv:1504.01668. doi:10.1051/0004-6361/201425487. Архів оригіналу (PDF) за 8 вересня 2020. Процитовано 11 липня 2016 року.
- ↑ а б в г д е ж Kitchin, Chris (2012). Exoplanets: Finding, Exploring, and Understanding Alien Worlds. с. 167—168. ISBN 9781461406440.
- ↑ а б Deleuil, M.; Deeg, H. J.; Alonso, R.; Bouchy, F.; Rouan, D.; Auvergne, M.; Baglin, A.; Aigrain, S.; Almenara, J. M. (2008 рік). Transiting exoplanets from the CoRoT space mission. VI. CoRoT-Exo-3b: the first secure inhabitant of the brown-dwarf desert. Astronomy and Astrophysics. 491 (3): 889—897. arXiv:0810.0919. Bibcode:2008A&A...491..889D. doi:10.1051/0004-6361:200810625.
- ↑ Baraffe, I.; Chabrier, G.; Barman, T. S.; Allard, F.; Hauschildt, P. H. (2003 рік). Evolutionary models for cool brown dwarfs and extrasolar giant planets. The case of HD 209458. Astronomy and Astrophysics. 402 (2): 701—712. arXiv:astro-ph/0302293. Bibcode:2003A&A...402..701B. doi:10.1051/0004-6361:20030252.
- ↑ Chang, Kenneth (11 листопада 2010 року). Puzzling Puffy Planet, Less Dense Than Cork, Is Discovered. The New York Times. Архів оригіналу за 1 грудня 2017. Процитовано 12 липня 2016.
- ↑ а б Matt Williams (6 липня 2016 року). WHAT ARE THE JOVIAN PLANETS? (англ.). Universe Today. Архів оригіналу за 11 липня 2016. Процитовано 12 липня 2016 року.
- ↑ Adam J. Burgasser (2008 рік). Brown dwarfs: Failed stars, super Jupiters (PDF). Physics Today. Архів оригіналу (PDF) за 8 травня 2013. Процитовано 12 липня 2016.
- ↑ а б Astronomers Directly Image Massive Star's 'Super-Jupiter'. NASA. 19 листопада 2012. Архів оригіналу за 1 грудня 2012. Процитовано 26 червня 2013.
- ↑ Image of the "super-Jupiter" Kappa Andromedae b. NASA/JPL. 19 листопада 2012 року. Архів оригіналу за 12 червня 2013. Процитовано 26 червня 2013 року. [Архівовано 2013-06-12 у Wayback Machine.]
- ↑ Super-Jupiter (англ.). PlanetStar Wiki. Архів оригіналу за 29 червня 2016. Процитовано 12 липня 2016 року.
Посилання
- Стаття про супер-Юпітери [Архівовано 29 червня 2016 у Wayback Machine.] у вікі-проекті PlanetStar Wiki [Архівовано 6 лютого 2016 у Wayback Machine.]
- Стаття-інфографіка про супер-Юпітери в журналі Physics Today
- Книга «Exoplanets: Finding, Exploring, and Understanding Alien Worlds», посвячена опису екзопланет, в тому числі супер-Юпітерів на сайті Springer Science+Business Media