Između planeta unutarnjeg i vanjskog Sunčevog sustava postoje neke velike razlike. Planeti koji se nalaze bliže Suncu su zemaljski (tj. kamenite) u prirodi, što znači da se sastoje od silikatnih minerala i metala. Međutim, izvan pojasa asteroida, planeti su pretežno sastavljeni od plinova i mnogo su veći od svojih zemaljskih vršnjaka.
Zbog toga astronomi koriste izraz 'plinoviti divovi' kada govore o planetima vanjskog Sunčevog sustava. Što smo više saznali o ova četiri planeta, to smo više shvatili da dva plinska diva nisu potpuno ista. Osim toga, stalna istraživanja planeta izvan našeg Sunčevog sustava (tzv. ekstrasolarnih planeta “) je pokazao da postoje mnoge vrste plinskih divova koji nisu u skladu sa solarnim primjerima. Dakle, što je zapravo 'plinski div'?
Definicija i klasifikacija:
Po definiciji, plinski div je planet koji se prvenstveno sastoji od vodika i helija. Ime je izvorno skovao 1952. James Blish, pisac znanstvene fantastike koji je koristio izraz za sve divovske planete. Iskreno, izraz je nešto pogrešno, budući da ti elementi uglavnom poprimaju tekući i čvrsti oblik unutar plinovitog diva, kao rezultat ekstremnih uvjeta tlaka koji postoje u unutrašnjosti.
Četiri plinovita diva Sunčevog sustava (s desna na lijevo): Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Zasluge: NASA/JPL
Štoviše, smatra se da plinski divovi imaju velike koncentracije metala i silikatnog materijala u svojim jezgrama. Ipak, izraz je ostao u popularnoj upotrebi desetljećima i odnosi se na sve planete – bili oni solarne ili ekstrasolarne prirode – koji se uglavnom sastoje od plinova. To je također u skladu s praksom planetarnih znanstvenika, koji koriste stenografiju - tj. 'stijena', 'plin' i 'led' - za klasifikaciju planeta na temelju najčešćeg elementa unutar njih.
Otuda i razlika između Jupiter i Saturn na jednom i, i Uran i Neptun na drugoj. Zbog visoke koncentracije hlapljivih tvari (kao što su voda, metan i amonijak) unutar posljednja dva – koje planetarni znanstvenici klasificiraju kao “ledove” – ova dva divovska planeta često se nazivaju “ledeni divovi”. No budući da se uglavnom sastoje od vodika i helija, još uvijek se smatraju plinskim divovima uz Jupiter i Saturn.
Klasifikacija:
Danas su plinski divovi podijeljeni u pet klasa, na temelju klasifikacijske sheme koju su predložili David Sudarki (et al.) u studiji iz 2000. godine. Pod nazivom ' Albedo i refleksijski spektri ekstrasolarnih divovskih planeta “, Sudarsky i njegovi kolege odredili su pet različitih tipova plinskih divova na temelju njihovog izgleda i albeda, te kako na to utječu njihove udaljenosti od njihove zvijezde.
Klasa I: Oblaci amonijaka –ova se klasa odnosi na plinske divove čijim izgledom dominiraju oblaci amonijaka, a koji se nalaze u vanjskim područjima planetarnog sustava. Drugim riječima, primjenjuje se samo na planete koji se nalaze izvan 'linije smrzavanja', udaljenosti u solarnoj maglici od središnje protozvijezde gdje se hlapljivi spojevi - npr. voda, amonijak, metan, ugljični dioksid, ugljični monoksid - kondenziraju u čvrsta zrnca leda. .
Ovi izrezi ilustriraju unutarnje modele divovskih planeta. Jupiter je prikazan sa stjenovitom jezgrom prekrivenom dubokim slojem metalnog vodika. Zasluge: NASA/JPL
Klasa II: vodeni oblaci –ovo se odnosi na planete koji imaju prosječnu temperaturu obično ispod 250 K (-23 °C; -9 °F), te su stoga pretopli da bi formirali oblake amonijaka. Umjesto toga, ovi plinoviti divovi imaju oblake koji nastaju od kondenzirane vodene pare. Budući da je voda reflektirajuća od amonijaka, plinoviti divovi klase II imaju veći albedos.
Klasa III: Bez oblaka –ova se klasa odnosi na plinske divove koji su općenito topliji – 350 K (80 °C; 170 °F) do 800 K (530 °C; 980 °F) – i ne stvaraju naoblačenje jer im nedostaju potrebne kemikalije. Ovi planeti imaju nizak albedos jer ne reflektiraju toliko svjetla u svemir. Ova tijela bi također izgledala poput prozirnih plavih globusa zbog načina na koji metan u njihovoj atmosferi apsorbira svjetlost (poput Urana i Neptuna).
Klasa IV: alkalni metali –ova klasa planeta doživljava temperature veće od 900 K (627 °C; 1160 °F), pri čemu ugljični monoksid postaje dominantna molekula koja nosi ugljik u njihovoj atmosferi (umjesto metana). Obilje alkalnih metala također se značajno povećava, a oblake silikata i metala formiraju se duboko u njihovoj atmosferi. Planeti koji pripadaju klasi IV i V nazivaju se 'vrućim Jupiterima'.
Klasa V: silikatni oblaci –ovo se odnosi na najtoplije plinovite divove, s temperaturama iznad 1400 K (1100 °C; 2100 °F), ili hladnije planete s nižom gravitacijom od Jupitera. Za ove plinske divove, silikat i željezo Vjeruje se da su oblačne palube visoko u atmosferi. U slučaju prvog, takvi plinoviti divovi će vjerojatno svijetliti crveno od toplinskog zračenja i reflektirane svjetlosti.
Umjetnički koncept egzoplaneta 'vrućeg Jupitera', plinskog diva koji kruži vrlo blizu svoje zvijezde. Zasluge: NASA/JPL-Caltech)
egzoplaneti:
Proučavanje egzoplaneta također je otkrilo mnoštvo drugih vrsta plinovitih divova koji su masivniji od solarnih parova (aka. Super-Jupiteri), kao i mnoge koji su usporedive veličine. Ostala otkrića bila su samo djelić veličine njihovih solarnih kolega, dok su neka bila toliko masivna da se jednostavno stide postati zvijezda. Međutim, s obzirom na njihovu udaljenost od Zemlje, njihovi spektri i albedo ne mogu se uvijek točno izmjeriti.
Kao takvi, lovci na egzoplanete obično označavaju ekstrasolarne plinske divove na temelju njihovih prividnih veličina i udaljenosti od njihovih zvijezda. U slučaju prvog, oni se često nazivaju 'super-jupiterima', veličine Jupitera i veličine Neptuna. Do danas, ove vrste egzoplaneta predstavljaju većina otkrića izradio Kepler i druge misije, budući da ih je zbog njihove veće veličine i veće udaljenosti od zvijezda najlakše otkriti.
S obzirom na njihovu udaljenost od sunca, lovci na egzoplanete dijele ekstrasolarne plinske divove u dvije kategorije: 'hladni plinoviti divovi' i 'vrući Jupiteri'. Tipično, hladni plinoviti divovi bogati vodikom masivniji su od Jupitera, ali imaju manje od oko 1,6 Jupiterovih masa, i bit će tek nešto veći od Jupitera. Za mase iznad ove, gravitacija će uzrokovati smanjenje planeta.
Istraživanja egzoplaneta također su otkrila klasu planeta poznatu kao 'plinski patuljci', što se odnosi na vodikove planete koji nisu tako veliki kao plinoviti divovi Sunčevog sustava. Uočeno je da ove zvijezde kruže blizu svojih zvijezda, zbog čega gube atmosfersku masu brže od planeta koji kruže na većim udaljenostima.
Za plinovite divove koji zauzimaju raspon mase između 13 do 75-80 masa Jupitera, koristi se izraz 'smeđi patuljak'. Ova je oznaka rezervirana za najveći planetarni/subzvjezdani objekt; drugim riječima, objekti koji su nevjerojatno veliki, ali nisu dovoljno masivni da prođu nuklearnu fuziju u svojoj jezgri i postanu zvijezda. Ispod ovog raspona su podsmeđi patuljci, dok je sve iznad poznato kao zvijezde najsvjetlijih crvenih patuljaka (M9 V).
Umjetnička koncepcija smeđeg patuljka T-tipa. Zasluge: Tyrogthekreeper/Wikimedia Commons
Kao i sve astronomske prirode, plinoviti divovi su raznoliki, složeni i neizmjerno fascinantni. Između misija koje nastoje izravno ispitati plinske divove našeg Sunčevog sustava do sve sofisticiranijih istraživanja udaljenih planeta, naše znanje o tim tajanstvenim objektima nastavlja rasti. A uz to je i naše razumijevanje kako se zvjezdani sustavi formiraju i razvijaju.
Napisali smo mnogo zanimljivih članaka o plinskim divovima ovdje na Universe Today. evo Planet Jupiter , Planet Saturn , Planet Uran , Planet Neptun , Što su jovijanski planeti? , Što su vanjski planeti Sunčevog sustava? , Što je unutar plinskog diva? , i Koji planeti imaju prstenove?
Za više informacija pogledajte NASA-in Istraživanje Sunčevog sustava .
Astronomy Cast također ima nekoliko sjajnih epizoda na tu temu. evo Epizoda 56: Jupiter za početak!
Izvori:
