< О космическом аппарате «Ямал-402»

Об эксцентриситетах орбит планет Кеплера

Изучение 22 многопланетных транзитных систем Кеплера показало, что примерно в 75% из них орбиты планет почти круговые, а в 25% - эксцентричные, причем эксцентриситеты лежат в интервале 0.1-0.4. Также выяснилось, что средняя плотность планет быстро падает с ростом их размеров.

---

Владислава Ананьева

31 октября в Архиве электронных препринтов появилась статья двух астрономов из университета г. Торонто (Канада) У Яньцзинь (Yanqin Wu) и Йорама Литвика (Yoram Lithwick), посвященная исследованию средней плотности и орбитального эксцентриситета планет Кеплера. Авторы статьи изучили 22 многопланетные транзитные системы (17 опубликованных ранее и 5 новых), в которых пары планет близки к орбитальному резонансу и возмущают орбиты друг друга достаточно сильно, чтобы их массы могли быть измерены методом тайминга транзитов.

Как оказалось, примерно 3/4 пар планет демонстрируют признаки очень маленького эксцентриситета, порядка 0.01, тогда как 1/4 имеют эксцентриситеты ~0.1-0.4. Для планет с низким эксцентриситетом стало возможным оценить их массу и среднюю плотность, а также вторую космическую скорость. У Яньцзинь и Йорам Литвик нашли, что зависимость массы планет от их радиуса неплохо аппроксимируется формулой

M ~ 3 M_Земли (R/R_Земли),

что означает быстрое уменьшение средней плотности с увеличением радиуса планеты и приводит к примерно одинаковой второй космической скорости ~ 20 км/сек.

Кроме того, авторы обнаружили, что средняя плотность всех рассмотренных ими планет с радиусами, превышающими 3 радиуса Земли, оказалась меньше плотности воды. Это означает, что такие планеты окружены протяженными водородно-гелиевыми атмосферами, чья масса составляет примерно половину их полной массы. Более компактные планеты (с радиусом меньше 3 радиусов Земли) могут иметь среднюю плотность как выше, так и ниже плотности воды. При этом более горячие планеты обычно мельче и плотнее, и состоят в основном из каменных пород (масса атмосферы не превышает 1% их полной массы). 
На рисунке 1 показаны номинальные плотности планет в зависимости от их радиуса. Номинальная плотность близка к реальной для планет с низким эксцентриситетом, но всегда выше реальной для планет с ненулевым эксцентриситетом (т.е. может рассматриваться как верхний предел). Видно, что все планеты с радиусами больше 4 радиусов Земли имеют низкие средние плотности, т.е. являются газовыми гигантами. 

---