Maximale und minimale Dichte von Gasriesen und Eisriesen

Hier ist ein Diagramm, das ich in 5 Minuten auf der Seite exoplanets.org erstellt habe

Um dies zu konstruieren, nahm ich Planeten, die durch die Transitmethode entdeckt wurden und die a hatten$M \sin i$gemessen mit Radialgeschwindigkeiten. Ich teilte die$M \sin i$durch den Sinus des gemessenen Neigungswinkels (dies ist erforderlich, um die Verwendung von Massen zu vermeiden, die unter Verwendung einer angenommenen Masse-Radius-Beziehung geschätzt wurden). Die y-Achse ist die Dichte, die direkt (und ziemlich genau) aus Transitmessungen stammt. Natürlich sind Transitplaneten die einzigen mit Radien- und Dichtemessungen.

Sie müssen dies tun, um einige sehr unsichere Werte zu vermeiden, die für Planetenmassen angegeben werden, die einfach aus einer theoretischen Masse-Radius-Beziehung angenommen wurden.

Wie Sie sehen können, gibt es bei heißen Jupitern (die meisten vorbeiziehenden Riesenplaneten sind heiße Jupiter) eine große Streuung (Faktor drei) der Dichte bei einer bestimmten Masse , aber es gibt eine starke Korrelation. Die Dichte ist für einige Zehntel der Jupitermasse minimal, aber dann scheinen kleinere Planeten (vermutlich eher felsige und eisige als Gasriesen) höhere Dichten aufzuweisen.

Denken Sie daran, dass dies alles Exoplaneten im Transit sind und daher überwiegend in der Nähe ihrer Muttersterne kreisen. Es könnten Vorurteile und Selektionseffekte am Werk sein! Obwohl beispielsweise die Kerne von Gasriesen vom Entartungsdruck bestimmt werden und dies die theoretische Masse-Radius-Beziehung ziemlich flach macht, gibt es den störenden Effekt der Strahlung des Muttersterns ("Einstrahlung"), der einige Objekte größer machen kann. Auch darüber hinaus scheint es Streuungen zu geben, die schwer zu verstehen sind.

EDIT: Für eine einfach zu verwendende empirische Formulierung könnten Sie die vom Planetary Habitability Laboratory vorgeschlagenen Beziehungen ausprobieren .

Bei Gasriesen gibt es keine Massenbegrenzung. Was ist konzeptionell der Unterschied zwischen einem Stern plus einem Gasriesen der Jupiter-Klasse im Vergleich zu einem Stern plus einem braunen Zwergbegleiter im Vergleich zu einem Stern plus einem Roten Zwerg im Vergleich zu einem Doppelsternpaar mit mehr oder weniger derselben Masse? Dies ist ein Spektrum ohne klare Grenze, ohne klare Grenzen.

In Bezug auf die Dichte hat Jupiter eine seltsame Sache: Er ist ungefähr so ​​groß, was den Radius betrifft, wie Gasriesen und Braune Zwerge werden können. Fügen Sie einem Gasriesen in Jupitergröße Masse hinzu, und Sie erhalten einen massereicheren Gasriesen, der fast die gleiche Größe wie Jupiter hat. Wenn Sie noch mehr Masse hinzufügen, erhalten Sie einen Braunen Zwerg, der fast so groß ist wie Jupiter. Wenn Sie noch mehr Masse hinzufügen, erhalten Sie einen kleinen roten Zwerg, der fast so groß ist wie Jupiter. Die Masse-Radius-Beziehung ist sehr, sehr flach vom Gasriesen mit Jupitermasse bis zum kleinsten Roten Zwerg.