Где пролегает невидимая линия между планетой и субзвездным объектом?
Определение природы космического тела обычно зависит от его массы. Звезды определяются как объекты с достаточной массой для запуска термоядерного синтеза водорода в ядре. Субзвездные объекты, наоборот, имеют массу ниже этого порога, который составляет примерно 80 масс Юпитера. В этом диапазоне существуют как планеты, так и коричневые карлики, однако точная граница между ними остается предметом научных дискуссий, пишет 24 Канал.
Смотрите также Космическая рулетка: как ученые измеряют расстояния до звезд и галактик
Традиционным критерием разграничения считается способность объекта поддерживать горение дейтерия – тяжелого водорода. Считается, что для запуска этой реакции объект должен иметь массу не менее 13 масс Юпитера. Объекты, масса которых превышает этот предел, классифицируются как коричневые карлики, или "звезды-неудачники", поскольку они слишком массивны для планет, но недостаточно тяжелы для полноценных звезд.
Однако горение дейтерия длится недолго и мало влияет на дальнейшую эволюцию тела, что делает этот критерий несколько произвольным.
Размер и масса
Интересно, что физический размер (радиус) объекта не всегда растет пропорционально его массе. Объекты в диапазоне от одной массы Юпитера до маломассивных звезд имеют примерно одинаковый радиус. Это объясняется свойствами вырожденного газа: при увеличении массы плотность растет, но объем остается почти неизменным.
Например, газовый гигант HAT-P-67 b имеет радиус в два раза больше юпитерианского, но его масса составляет лишь около трети массы Юпитера. Такие планеты называют "раздутыми". Причиной их аномального размера может быть вертикальная адвекция тепла из верхних слоев атмосферы вглубь.
Альтернативные идеи
Некоторые ученые предлагают новое определение, основанное на связи массы и плотности. Согласно этому подходу, газовые гиганты и коричневые карлики образуют единую "последовательность газовых планет" в диапазоне от 0,3 до 60 масс Юпитера. Граница в 0,3 массы Юпитера (примерно 100 масс Земли) является точкой минимальной плотности, которая отделяет планеты, где доминируют водород и гелий, от менее массивных ледяных или каменистых миров.
Механизм формирования
Также важно учитывать механизм формирования. Планеты обычно образуются в аккреционных дисках вокруг новорожденных звезд путем постепенного накопления пыли, гальки и газа. Зато коричневые карлики могут рождаться подобно звездам – в результате гравитационного коллапса газовых облаков.
Исследование экзопланеты TOI-849b, которая имеет радиус Нептуна, но массу в 39 раз больше земной, показывает, что существуют и "неудачные газовые гиганты", которые потеряли свою оболочку. Самым тяжелым среди открытых коричневых карликов является SDSS J0104+1535, масса которого в 90 раз превышает массу Юпитера, хотя по размеру он может быть даже меньше Юпитера.