Ученые определили, как меняется размер планеты в зависимости от ее массы. Оказывается, Юпитер принадлежит к крупнейшим планетам во Вселенной.
Звезда - это космический объект, который возникает в результате гравитационного коллапса космического вещества, состоящего в основном из водорода. Когда это облако материи достигает необходимой плотности и температуры, начинается реакция синтеза, постепенно превращая водород в гелий.
Граница накопления вещества, при которой начинается ядерный синтез, и звезда начинает излучать тепло для нагрева планет, вращающихся вокруг нее, эквивалентна примерно 80-ти массам Юпитерам. Это означает, что все космические объекты с массой более 80-ти Юпитеров являются звездами, а все меньшие - планетами. Большая планета находится в состоянии гидростатического равновесия. Чем тяжелее планета, тем сильнее сжато ее внутреннее пространство и выше температура.
Хотя здесь есть космическое исключение, это коричневый карлик. Его масса слишком мала, чтобы внутри могла происходить ядерная реакция, но достаточно высока, чтобы синтезировать дейтерий (изотоп водорода, который содержит один протон и один нейтрон в ядре). Хотя коричневых звезд в космосе в два раза больше, чем обычных звезд, из-за невозможности ядерной реакции их называют презрительными осечками.
Масса Юпитера чуть меньше одной тысячной массы Солнца, но в то же время в два с половиной раза больше массы всех других планет Солнечной системы. На экваторе Юпитер имеет диаметр 142 984 км (Земля в той же плоскости всего 12 742 км). Вместе с Сатурном он входит в группу газовых гигантов, иногда называемых планетами типа Юпитера.
Звезды состоят в основном из водорода и гелия, и можно смело предположить, что самые большие планеты имели бы подобный состав. Солнце состоит из 75 процентов водорода, 24% гелия и 1 процента более тяжелых элементов, в случае Юпитера это 71%, 24% и 5% соответственно. Поэтому можно предположить, что каждая большая планета состоит из трех частей водорода на одну часть гелия.
В отличие от твердых веществ, которые трудно сжимать, газы могут значительно сжиматься. Анализируя массу газовой планеты, мы должны учитывать, что ее масса не увеличивается в объеме. Если мы возьмем Юпитер и Сатурн, первый будет в три раза тяжелее с объемом на 20% больше. Оказывается, что самые массивные планеты не такие большие и на самом деле меньше Юпитера.
Ученые Цзинцзин Чен и Дэвид М. Киппинг исследовали, как изменяется размер планет в зависимости от их массы. Они устанавливают предел для миров типа Нептуна, где большая масса увеличивает размер планеты, и планет типа Юпитера, где большая масса просто сжимает газ с большей силой. Эта критическая точка составляет примерно половину массы Юпитера. Это подтверждается наблюдениями. WASP-17b - самая большая обнаруженная экзопланета. Она примерно в два раза больше Юпитера, но имеет лишь 49 процентов его масса.
Конечно, другие факторы, такие как состав и температура также немаловажны. Самыми крупными известными экзопланетами обычно являются "горячие Юпитеры", вращающиеся вокруг звезд на крайне близких к ним орбитах. Это означает, что они намного теплее и менее плотные, чем наш холодный гигант. Юпитер также имеет плотное скалистое ядро, что говорит о его куда меньшем размере, чем если бы оно было сделано только из водорода и гелия.
Планеты юпитерианского класса - самые большие и массивные планеты, которые могут существовать во Вселенной. И наш Юпитер занимает почетное место среди космических гигантов.
Источник: NASA / JPL-Caltech
